Тайны вирусов

...тысячи лет идет эта тихая невидимая война человека и вирусов...

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

БЛИЗНЕЦЫ НА ПОТОКЕ

Близнецы... Этот удивительный биологический феномен интересует не только врачей, но и писателей. Вспомните, например, легенду Стефана Цвейга о сестрах-близнецах. Особенно поражает необыкновенное сходство однояйцевых, или, как их иначе называют, идентичных, близнецов, образовавшихся из одной оплодотворенной яйцеклетки, разделившейся в раннем периоде эмбриогенеза. Подобие бывает иногда столь полным, что даже мать не отличает детей. Проявляется оно не только внешне, но и в привычках, поведении, характере и даже продолжительности жизни.

Но есть у близнецов еще одна чрезвычайно важная особенность: они являются идеальными донорами при пересадках органов - естественно, парных,- а также кожи, костного мозга и некоторых других тканей.

Чаще всего пересаживают почки - если эта операция жизненно необходима. Как же объяснить столь удивительную совместимость?

Причина этого кроется в их одинаковом антигенном составе.

Изучение однояйцевых близнецов важно для ученых не только с точки зрения чистой практики. Оно не менее принципиально для выяснения многих теоретических проблем медицины, и прежде всего изыскания способов преодоления несовместимости при пересадках тканей, изучения природы злокачественных опухолей.

Но идентичные близнецы как у людей, так и у животных бывают редко. Поэтому возникла мысль: нельзя ли их создать - конечно, у животных - искусственно?

Решена эта задача была методом инбридинга, то есть путем близкородственного разведения животных, когда осуществляется скрещивание сестер с братьями в течение нескольких десятков последовательных поколений.

Потомки одних и тех же родителей имеют много общих антигенов, но вместе с тем в их теле содержится немало антигенов, так сказать, индивидуальных. Поэтому трансплантаты кожи и других тканей отторгаются. Благодаря близкородственному скрещиванию, количество общих антигенов возрастает. В конце концов, после 30-40 последовательных скрещиваний животные становятся идентичными в антигенном отношении.

В результате получаются так называемые чистые линии. Все особи, относящиеся к той или иной чистой линии, так же подобны друг другу, как идентичные близнецы.

Пересадки тканей животным, относящимся к одной и той же линии, называют сингенными, а пересаженные ткани - сингенными трансплантатами. Такие операции во всех случаях успешны. Если же происходит отторжение, то это свидетельствует о нарушении инбредности, то есть чистоты линии. Поэтому для контроля за чистотой той или иной линии применяют сингенные пересадки кожи. Почему именно кожи? Во-первых, потому, что ее легче пересадить, чем другие органы. Во-вторых, при этом методе проще всего определить, когда трансплантат начинает отторгаться. В-третьих, пересадки кожи являются самым чувствительным способом определения совместимости тканей между особями одной линии - она отторгается значительно раньше, чем, например, почка, взятая от того же донора.

В настоящее время в мире получено более двухсот чистых линий мышей, десятки линий крыс, морских свинок, кур.

Нередко приходится слышать недоуменный вопрос: зачем искусственно создавать существа, которых нет в природе?

Известно также, что у людей браки между близкими родственниками запрещены законом - они ведут к вырождению, к появлению различных уродств. Это и понятно. Допустим, что у обоих родственников, вступающих в брак, имеется по одному измененному гену, определяющему возможность появления того или иного наследственного заболевания. Если этот ген находится в одной хромосоме в скрытом (рецессивном) состоянии и отсутствует во второй хромосоме данной пары, то он может не проявляться, не вызывать заболевания. Но у части детей хромосомы отца и матери могут соединиться таким образом, что в одной паре они будут содержать измененный ген. Чем в более близком родстве находятся такие родственники и чем чаще между ними совершаются браки, тем больше рождается больных детей.

Но искусство ученых как раз и состоит в том, чтобы вывести чистолинейных животных с определенными свойствами, и племенная работа ведется таким образом, чтобы исключить возможность появления у потомства нежелательных генов.

И все же вернемся к вопросу, зачем искусственно создавать животных, которых в природе не бывает? Разве можно на основании опытов на таких особях делать какие-либо выводы, важные для практики? Ведь одним из первейших условий экспериментальных исследований в биологии и медицине является выбор моделей, в наибольшей степени соответствующих тем условиям, которые имеют место в природе...

Но такой же вопрос можно было бы задать не только биологам и медикам, но, скажем, и физикам - тем самым, которые изучают природу атомного ядра. Чем сейчас они занимаются? Чтобы понять природу сил, действующих в нем, они строят колоссальные дорогостоящие сооружения - синхрофазотроны, то есть ускорители элементарных частиц. И делается это для того, чтобы получить пучки тех или иных элементарных частиц в чистом виде, например пучки протонов или нейтронов. Ведь только изучив протоны в чистом виде, мы можем хорошо выяснить их свойства, понять, чем они отличаются от нейтронов, электронов и других элементарных частиц, иначе говоря, установить природу сил, действующих в атомном ядре.

Или, например, микробиологи. Основой микробиологической техники является работа с чистыми культурами микробов, хотя в природе возбудители одного вида живут обычно вместе с другими видами. И все же, только работая с чистыми культурами, ученые могут понять, чем данный вид отличается от других.

То же самое можно сказать о чистых линиях животных: только на них ученые могут установить сущность многих процессов в живом организме - например, протекающих при пересадке чужеродных органов или приросте злокачественной опухоли. Можно сказать, что в настоящее время изучение проблемы несовместимости тканей при их пересадках, проблемы опухолевого роста, разработка теоретических вопросов иммунологии без использования линейных животных такой же анахронизм, как, например, исследование свойств микробов не в чистых, а в смешанных культурах.

Иначе говоря, линейные животные - это своего рода синхрофазотроны биологов. Это - ускорители научного прогресса во многих областях биологии и медицины.

Но для чего выводить сотни чистых линий животных? Оказывается, для разных целей требуются различные линии.

История их создания связана прежде всего с потребностями онкологов. Чтобы изучать механизм роста злокачественных опухолей, нужно научиться воспроизводить их в эксперименте. Известно, что они могут образовываться у животных самопроизвольно, а также под воздействием так называемых канцерогенных агентов (ионизирующих излучений, некоторых химических веществ и т. д.) и вирусов. Однако чаще всего новообразование, возникшее самопроизвольно или в результате воздействия экспериментаторов, не удается перевить другим животным, следовательно, основательно изучить.

Неудачи перевивок опухолей на обычных животных обусловлены теми же различиями в тканевой совместимости, что и при пересадках нормальных тканей. Здесь-то ученым и помогли чистые линии: возникшую опухоль легко перевить другим животным той же линии. Тем самым удается сохранить новообразование и основательно его исследовать.

Но это еще не все. Можно получить, например, высокораковые и низкораковые линии животных (95% всех мышей высокораковой линии А погибают от этого заболевания).

Выведены также линии мышей, у которых очень часто развивается рак крови - белокровие.

Особенно большое значение имеют чистые линии животных для ученых, стремящихся преодолеть барьер несовместимости при пересадках. Установлено, что у мышей имеется несколько групп генов - локусов,- ответственных за тканевую совместимость. С одними локусами связаны слабые различия в совместимости, с другими - Сильные. Имея широкий ассортимент линий, экспериментатор может дозировать степень несовместимости между донором и реципиентом при пересадках, моделировать опыты в условиях односторонней и двусторонней несовместимости и т. д.

Оказалось также, что опыты с линейными животными дают значительно более воспроизводимые результаты, чем эксперименты с обычными животными. Это происходит потому, что популяция (совокупность) линейных животных более однородна. Особи, относящиеся к одной и той же линии, значительно меньше отличаются одна от другой по реакции на различные воздействия, чем обычные животные. Если экспериментатор работает все время с постоянной линией, он получает более точные результаты, чем на смешанных популяциях.

Сейчас в различных отраслях биологии и медицины линейные животные применяются все более широко, причем ученым удается получить достоверные результаты при использовании небольшого числа животных.

В настоящее время в различных странах мира ежегодно выращиваются миллионы особей линейных животных. С этой целью создаются специальные питомники, лаборатории, биофабрики. В нашей стране питомники линейных животных имеются на станции Столбовая под Москвой и в Рапполово под Ленинградом.

Какие же линии лучше всего использовать? Это зависит от цели эксперимента, от задач, стоящих перед исследователем. (Например, ученый, изучающий препараты, оказывающие лечебное действие на опухоли легкого, станет использовать мышей линии А, так как у большинства из них в возрасте 18 месяцев появляются опухоли легких.)