ЭТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕННО-ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. ЭТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК. ЭТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КЛОНИРОВАНИЯ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ.
Поддержание биологического разнообразия как вариабельности живых организмов из всех источников, включая земные, морские и другие водные экосистемы и экологические комплексы, разнообразия между видами, в рамках вида и разнообразие экосистем, обоснования механизмов биобезопасности как системы мер «по обеспечению безопасного создания, использования и трансграничного перемещения живых измененных организмов, являющихся результатом биотехнологии », занимают в современной биоэтике одно из ведущих мест.
На рубеже XXI века медицинская наука достигла значительных успехов: лечебные технологии становятся все более эффективными и проблемы, которые еще вчера казались неразрешимыми, сегодня успешно преодолеваются, перспективы применения тех или иных методик расширяются.
БИОТЕХНОЛОГИЯ, БИОБЕЗОПАСНОСТЬ И ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ: К ИСТОРИИ ВОПРОСА
Генная инженерия и генетическая трансформация – система методов и технологий, которые дают возможность идентифицировать, выделять, клонировать и переносить отдельные гены.
Человек в своей деятельности издавна использовала живые организмы. При этом речь идет не только о непосредственном производство сельскохозяйственной продукции путем выращивания растений и животных. Люди, сами того не подозревая, использовали и микроорганизмы. Хлебопечения, пивоварения, производство кисломолочной продукции, квашение овощей, виноделие, производство спирта и т.п. – все это примеры традиционных микробиологических биотехнологий.
В широком смысле термином «биотехнология» обозначают использование живых организмов для производства различных продуктов и энергии. Тем не менее, долгое время под биотехнологией понимали, прежде всего, именно микробиологические процессы. Это и понятно. Все перечисленные выше традиционные биотехнологии ассоциируются с промышленным производством. Более того, во второй половине двадцатого века сложилась крупная отрасль промышленности – микробиологическая. На микробиологических предприятиях с помощью специально Отселектирован штаммов бактерий, дрожжей производят различные фармацевтические препараты, средства защиты растений, биоудобрения, всевозможные пищевые продукты и сырье.
В это же время были разработаны методы культивирования изолированных клеток и тканей растений на специальных питательных средах. В результате появилась возможность использовать для растений методы селекции и технологии, применяемые к микроорганизмам. Среди них можно назвать такие, как производство в промышленных масштабах различных фармацевтических препаратов клетками растений, методы быстрого размножения в условиях in vitro ценных генотипов растений, свободных от патогенов, для нужд семеноводства (микроклональное размножения), новые методы селекции: получение гаплоидов в культуре генеративных клеток, соматическая гибридизация путем слияния протопластов, клеточная селекция и др.. Многие из этих методов появились необходимой методической основой для успешного начала следующего этапа развития биотехнологии.
Последние годы XX века характеризовались бурным развитием биотехнологий, основанных на достижениях молекулярной биологии и генетики. Благодаря разработке методов выделения наследственного материала (ДНК), его изучение (идентификации последовательностей, кодирующих определенные гены), создания его новых комбинаций с помощью манипуляций, осуществляемых вне клетки, и перенесение этих новых генетических конструкций в живые организмы появилась возможность создавать новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов, обладающих полезными признаками, которые невозможно отобрать с помощью традиционной селекции.
Созданы новые, более эффективные лекарственные препараты, способные лечить ранее неизлечимые болезни. В настоящее время трансгенные сорта сельскохозяйственных культур, устойчивые к гербицидам, вирусам, насекомым-вредителям, неблагоприятным факторам среды (холод, жара, засуха, засоление почв), с улучшенными качественными характеристиками (улучшенный состав белков, углеводов, растительного масла) занимают посевные площади, превышающие 100 млн. гектаров. Продукты, изготовленные из таких сортов, теперь уже не редкость на прилавках магазинов многих стран мира.
Во многих странах сложилась мощная микробиологическая промышленность. В частности, налажено производство лекарственных препаратов антимикробного, противовирусного, противовоспалительного, противоопухолевого, противолейкознои действия, аминокислот, витаминов, ферментов, гормонов, нуклеиновых компонентов, вакцин, кровезаменителей, диагностикумов и других (всего более 300 наименований). Для нужд сельского хозяйства производятся различные кормовые добавки, средства ветеринарной защиты животных, регуляторы роста растений и животных, инсектицидные, противобактериальные, противогрибковые и противовирусные биопрепараты широкого спектра действия.
Начинается использование новых биотехнологий и применительно к растениям и животным. Освоено и усовершенствованы методы получения и микроклонального размножения чистого от патогенов посадочного материала сельскохозяйственных и декоративных культур. Новые методы, основанные на культивировании изолированных клеток и тканей растений, в том числе соматическая гибридизация путем слияния протопластов, культура пыльников и микроспор, находят применение в селекции сельскохозяйственных растений. В селекции животных применяются такие биотехнологические методы, как оплодотворение in vitro, трансплантация, разделение и криоконсервирования эмбрионов.
Развитию новых биотехнологий уделяется большое внимание на государственных уровнях. За последние годы реализован ряд крупных государственных программ. Это научно-технические программы «Инфекции и медицинские биотехнологии» и «Промышленная биотехнология», а также государственная программа фундаментальных исследований «Разработка научных основ биотехнологических процессов: селекция и создание коллекции непатогенных микроорганизмов как биотехнологических объектов; генетическая и клеточная инженерия растений и микроорганизмов; микробный синтез биологически активных соединений и использования микроорганизмов в промышленности, сельском хозяйстве и охране окружающей среды (“Биотехнология”) “.
Государственные программы «Разработка и использование генно-инженерных биотехнологий в интересах сельского хозяйства и медицины (« Генетическая инженерия »), помимо проведения научных исследований включают комплекс организационных и кадровых мероприятий, призванных дать толчок ускоренному развитию этого перспективного научного направления. Предусматривается проведение работ по созданию трансгенных сортов картофеля, устойчивых к колорадскому жуку, вирусам, бактериям, улучшенных сортов клевера, клюквы крупноплодной и других культур.
Выполняется научная программа «Создание высокоэффективных биологически безопасных лекарственных препаратов нового поколения на основе белков человека, полученных из молока трансгенных животных. Тем не менее, видно заметное отставание нашей страны в развитии именно генно-инженерных биотехнологий, которые требуют вложения значительных финансовых средств. Поэтому ожидать быстрого прорыва в этой области не приходится. В связи с этим целесообразно расширять международное сотрудничество в современной биотехнологии, чтобы ускоренно внедрять и использовать достижения других стран.
Несмотря на значительные достижения и блестящие перспективы, восприятие населения первых генетически модифицированных продуктов, было, прямо скажем, неоднозначным. Демонстрации, пикеты, шумная пропагандистская кампания в прессе, уничтожение «сторонниками традиционного земледелия» посадок трансгенных культур, национальные референдумы о запрете генетической инженерии стали обычным делом во многих странах. Такая реакция вполне понятна: опыт показывает, что внедрение новых, революционных технологий может быть связано с неблагоприятными, даже трагическими последствиями для здоровья человека и окружающей среды (примеров в истории достаточно). Однако это не означает, что надо отказываться от новых технологий. Важно своевременно определить возможные риски, связанные с их использованием, разработать и применять, если это необходимо, соответствующие меры.
Биобезопасности генно-инженерной деятельности как новую область человеческих знаний можно разделить на два основных направления. Первое из них связано с разработкой и применением различных методов оценки и предупреждения риска возможных неблагоприятных эффектов Гио, второе – с системой государственного регулирования безопасности генно-инженерной деятельности.
К настоящему времени разработана эффективная система оценки безопасности Гио для здоровья человека и окружающей среды. Она содержит целый ряд подходов и методов, применяемых, начиная с этапа планирования предполагаемой генетической модификации и заканчивая получением свидетельства о государственной регистрации трансгенного сорта, дает право использовать Гио в хозяйственной деятельности. В большинстве развитых стран мира принято и эффективно функционирует специальное законодательство, касающееся биобезопасности, а также созданы соответствующие компетентные органы, которые воплощают его в жизнь.
В системе международных отношений вопросы биобезопасности вышли последнее время на первый план. В 2000 году странами – Сторонами Конвенции о биологическом разнообразии, принятый Картахенский протокол по биобезопасности, основная цель которого – «содействие обеспечению надлежащего уровня защиты в области безопасной передачи, обращения и использования живых измененных организмов, являющихся результатом современной биотехнологии, способных оказывать неблагоприятное воздействие на сохранение и устойчивое использование биологического разнообразия, с учетом также рисков для здоровья человека и с уделением особого внимания трансграничному перемещению »(Картахенский протокол, статья 1). Протокол вступил в силу 11 сентября 2003 года.
Каждая Сторона Конвенции должна принять необходимые правовые, административные и другие меры для выполнения своих обязательств, предусмотренных в рамках Протокола. Речь идет о разработке и принятии соответствующего законодательства, регулирующего безопасность генно-инженерной деятельности, создание административных структур (или наделение соответствующими полномочиями уже существующих), ответственных за реализацию этого законодательства, формировании системы обоснованного принятия решений по вопросам генно-инженерной деятельности, включает оценку и предупреждение риска возможных неблагоприятных ее последствий, разработку и внедрение механизма информирования и участия общественности в принятии решений по вопросам генно-инженерной деятельности.
Приняты важные шаги в области безопасного использования генно-инженерных биотехнологий, однако многое предстоит еще сделать. Среди того, что уже сделано, следует отметить, прежде всего, создание Национального координационного центра биобезопасности, в функции которого входят сбор, анализ и систематизация информации о законодательстве, научных исследованиях, полевых испытаниях, ввозе / вывозе, использовании генно-инженерных организмов в хозяйственной деятельности; предоставление этой информации заинтересованным министерствам и другим органам государственного управления, средствам массовой информации, обмен информацией с координационными центрами других стран, международными организациями, обеспечение проведения научной экспертизы безопасности генно-инженерных организмов, предоставления консультативных услуг в разработке законодательных актов и инструкций по биобезопасности, в подготовке предложений по заключению двусторонних и региональных соглашений. Совместно с юристами предложена концепция государственного регулирования безопасности генно-инженерной деятельности
В ноябре 2000 года Совет Глобального экологического фонда (GEF – Global Environment Facility) принял «Первоначальную стратегию помощи странам в подготовке к вступлению в силу Картахенского протокола о биобезопасности» и утвердил совместный с Программой ООН по окружающей среде (UNEP) глобальный проект «Разработка национальных систем биобезопасности », который имеет целью оказание финансовой и технической помощи 100 странам в разработке и создании их национальных систем биобезопасности, содействия региональном и субрегиональном сотрудничеству и обмену опытом по этим проблемам, что в целом должно помочь странам при вступлении в силу Картахенского протокола.
Существует много определений генетической инженерии. Суть новой технологии можно выразить следующим образом. Генетическая инженерия – это технология получения новых комбинаций генетического материала путем проводимых вне клетки манипуляций с молекулами нуклеиновых кислот и переноса созданных конструкций генов в живой организм, в результате которого достигается их включение и активность в данном организме и у его потомства.
Генно-инженерный (трансгенный) организм (Гио) – живой организм, обладающий новой комбинацией генетического материала, полученную с помощью генетической инженерии. Как видно из этого определения, процесс создания Гио можно разделить на несколько этапов. Первый этап включает выделение и идентификацию отдельных генов (Соответствующие фрагментов ДНК или РНК), которые собираются перенести другим организмам, а также соответствующих регуляторных элементов (без них никакой ген функционировать не будет). Иногда гены или их части синтезируют искусственно. Затем эти гены и регуляторные элементы соединяют между собой в определенном порядке с помощью чисто химических методов (технология рекомбинантных ДНК, или генная инженерия). То есть все названные манипуляции проводят вне организма, in vitro (в пробирке). В результате получается генетическая конструкция, которая содержит один или несколько генов (Точнее, фрагментов ДНК, кодирующих последовательность аминокислот белков – продуктов генов), а также все необходимые регуляторные элементы, обеспечивающие активность этих генов (трансгенов) после их переноса в организмы. Такие генетические конструкции далее соединяют с ДНК так называемого вектора для клонирования. В качестве вектора часто используют плазмиды – небольшие кольцевые молекулы ДНК, имеющиеся в большинстве бактерий. Создание конструкции «клонирующий вектор – встроенная ДНК» необходимо для эффективного переноса и активности трансгенов (репликации и трансляции) в живых организмах.
Следующий этап – перенос трансгенов в отдельные живые клетки (процесс трансформации, или, как принято его называть в последнее время, «генетической модификации»), где они могут реплицироваться и передаваться дочерним клеткам, образовавшийся при распределении трансформированных клеток. В случае если все описанные процедуры прошли нормально, с одной трансформированной клетки при культивировании возникает множество клеток, содержащих привнесенную искусственную генетическую конструкцию, и при этом образуются протеины – продукты трансгенов. Биосинтез новых для организма белков является основой для проявления у него нового селекционного признака, например толерантности к гербицидам, антибиотикам, устойчивости к насекомым-вредителям и т.д.
Для одноклеточных организмов процесс генетической модификации заканчивается, как правило, внедрением в них рекомбинантной плазмиды и последующим отбором трансформированных клеток. Лишь в отдельных случаях для более высокой стабильности трансформантов добиваются включения трансгенов в бактериальную хромосому. В случае же высших многоклеточных организмов внедрения трансгенов в генетический материал клетки (ДНК хромосом или клеточных органелл – митохондрий, хлоропластов) обязательна. Более того, необходимо с одной или нескольких трансформированных клеток восстановить целый организм. А это очень непростая задача, которая была решена (правда, не для всех видов организмов в полной мере) сравнительно недавно. В частности, первые растения, регенерированные из отдельных клеток, были получены в начале 60-х годов прошлого века, что стало возможным благодаря разработке эффективных методов культивирования изолированных растительных клеток на специальных питательных средах. Добавка в питательные среды определенных регуляторов роста (фитогормонов) позволяет управлять процессами деления клеток в культуре in vitro, a также, что самое главное, индуцировать у них морфогенез, т.е. «заставлять» их создавать отдельные органы (стебли, корни) или даже целые зародыши (Процесс эмбриогенеза), из которых в дальнейшем можно получить целое растение.
Как видно из приведенного выше, технология получения генно-инженерных организмов позволяет значительно расширить возможности традиционной селекции. Более того, благодаря ей, можно получать такие организмы, которые в принципе невозможно получить с помощью обычной селекции. Она делает реальным решение проблем борьбы с болезнями, голодом, считавшихся ранее практически неразрешимыми.
Исторически ситуация сложилась так, что первые генно-инженерные работы были проведены на микроорганизмах. Это вполне понятно: микроорганизмы, как правило, одноклеточные существа, которые имеют относительно простую организацию аппарата наследственности. Генетические манипуляции, в том числе с помощью технологии рекомбинантных ДНК, на них производить значительно проще, чем на многоклеточных организмах. Поэтому именно с генно-инженерными микроорганизмами связаны первые выдающиеся достижения современной биотехнологии и, прежде всего, получение жизненно важных для людей веществ с помощью специальным образом генетически модифицированных микроорганизмов. То есть люди «научили» микробов производить совершенно несвойственные для них соединения, которые намного качественнее и дешевле «натуральных» аналогов. Наибольшее значение среди таких соединений имеют те, недостаток или отсутствие которых в человеческом организме приводит к серьезным заболеваниям: диабету, гемофилии, карликовости, анемии и др.
ГЕННО-ИНЖЕНЕРНЫЕ ОРГАНИЗМЫ НА СЛУЖБЕ
У МЕДИЦИНЫ
Производство искусственного инсулина
В настоящее время в мире, по данным ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения), насчитывается около 110 млн. людей, страдающих диабетом. И эта цифра в ближайшие 25 лет может удвоиться. Диабет – страшное заболевание, вызываемое нарушением работы поджелудочной железы, вырабатывающей гормон инсулин, необходимый для нормальной утилизации содержащихся в пище углеводов. На начальных стадиях развития болезни достаточно использовать меры профилактики, регулярно следить за уровнем сахара в крови, просто потреблять меньше сладкого. Однако для примерно 10 млн. пациентов показана инсулиновая терапия: они вынуждены ежедневно вводить в кровь препараты этого гормона. Начиная с двадцатых годов прошлого века, для этих целей использовали инсулин, выделенный из поджелудочной железы свиней и телят. Животный инсулин в значительной степени аналогичен человеческому, однако между ними есть некоторые отличия. Так, в молекуле инсулина свиньи в противовес человеческому в одной из цепей аминокислота треонин замещена аланином. Считается, что эти небольшие различия могут вызвать у отдельных пациентов серьезные осложнения (нарушение работы почек, расстройства зрения, аллергию). Кроме того, несмотря на высокую степень очистки, не исключена вероятность переноса вирусов от животных к людям. И, наконец, число больных диабетом растет так быстро, что обеспечить всех нуждающихся животным инсулином уже не представляется возможным. Заметим также, что это очень дорогие лекарства.
Разработка технологии производства искусственного инсулина является действительно триумфом генетики. Сначала Ф. Сэнгер в 1955 году с помощью специальных методов определил строение молекулы этого гормона, состав и последовательность аминокислот в ней. В 1963 году молекулу инсулина синтезировали с помощью биохимических методов. Однако осуществить в промышленном масштабе столь дорогой и сложный синтез, включающий 170 химических реакций, оказалось сложно. Поэтому упор в дальнейших исследованиях был сделан на разработку технологии биологического синтеза гормона в клетках микроорганизмов, для чего использовали весь арсенал методов генетической инженерии. Зная последовательность аминокислот в молекуле инсулина, ученые рассчитали, какой должна быть последовательность нуклеотидов в гене, кодирующем этот белок, чтобы получилась нужная последовательность аминокислот. «Собрали» молекулу ДНК из отдельных нуклеотидов в соответствии с определенной последовательностью, «добавили» к ней регуляторные элементы, необходимые для экспрессии гена в прокариот организме E.coli, и встроили данную конструкцию в генетический материал этого микроба. В результате бактерия смогла производить два цепи молекулы инсулина, которые можно было в дальнейшем соединить с помощью химической реакции и получить полную молекулу инсулина.
Наконец, ученым удалось осуществить в клетках E.coli биосинтез молекулы проинсулина, а не только ее отдельных цепей. Молекула проинсулина после биосинтеза способна соответствующим образом превращаться (формируются дисульфидные связи между цепями А и В), превращаясь в молекулу инсулина. Эта технология имеет серьезные преимущества, поскольку разные этапы экстракции и выделения гормона сведены к минимуму. При разработке такой технологии была выделена информационная РНК проинсулина. Затем, используя ее в качестве матрицы, с помощью фермента обратной транскриптазы синтезировали комплиментарную ей молекулу ДНК, которая представляла собой практически точную копию натурального гена инсулина. После пришивания к гену необходимых регуляторных элементов и переноса конструкции в генетический материал E.coli стало возможным производить инсулин на микробиологической фабрике, по сути, в неограниченных количествах.
Его испытания показали практически полную идентичность натуральному инсулина человека. Он гораздо дешевле препаратов животного инсулина, не вызывает затруднений. Другая, не менее трагическая проблема здоровья человека, связанная с нарушением работы желез внутренней секреции, – выраженное замедление роста детей, что приводит к появлению так называемых лилипутов, карликов. Это заболевание вызвано недостаточной секрецией гормона роста – соматотропина, который вырабатывается гипофизом (железой, расположенной в нижней части мозга). К середине 1980-х годов эту болезнь пытались лечить путем введения в кровь пациентов препаратов гормона роста, выделенных из гипофиза умерших людей. Нет смысла объяснять, насколько сложно получить необходимое для терапии количество такого гормона. Кроме чисто технических (в гипофизе содержится очень небольшое количество гормона), финансовых (препарат выходит немыслимо дорогим), этических и других проблем, есть риск переноса пациентам опасных заболеваний, например, хорошо известного синдрома Кройцфельда – бы – коровьего бешенства. Для достижения положительного результата лечения соматотропин вводят внутримышечно трижды в неделю в дозах порядка 6 – 10 мг на килограмм веса пациента с возраста 4 – 5 лет половой зрелости и даже дальше. С одной трупа можно получить только 4 – 6 мг. Поэтому даже разработаны на государственном уровне специальные программы по производству соматотропина в таких странах, как США, Великобритания, Франция, не могли полностью удовлетворить спрос на этот препарат. Так, в США в 70 – 80-е годы прошлого века ежегодно выделяли гипофиз в 60000 трупов. Полученного соматотропина хватало для адекватного лечения лишь 1500 детей в год.
Ген, кодирующий образование гормона роста человека, был синтезирован искусственно и встроенный в генетический материал E.coli подобно гену инсулина. В настоящее время проблема производства высококачественного, безопасного для здоровья пациентов соматотропина в необходимых количествах и при минимальных затратах полностью решена. Более того, с помощью технологии рекомбинантных ДНК получены штаммы микроорганизмов, способные синтезировать и другие факторы роста человеческого организма. Для целей сельского хозяйства большое значение имела организация производства гормона роста крупного рогатого скота (впервые – американской фирмой Монсанто). Его применение позволяет значительно (до 15% и более) повысить дойнисть коров. Сам ген, кодирующий образование соматотропина, пытаются использовать в генетической инженерии животных для выведения пород, способных ускоренно расти. Так, получены обнадеживающие результаты на рыбах. Лососи со встроенным геном гормона роста способны достигать потребительских размеров за один год вместо двух в отличие от обычных рыб.
Производство трансгенных медицинских препаратов
Для производства «трансгенных» медицинских препаратов в настоящее время используют не только специальным образом модифицированные микроорганизмы, но и культуры животных клеток. Так, биосинтез рекомбинантного фактора VIII человеческой крови позволяет эффективно решать проблему лечения больных гемофилией (пониженная свертываемость крови). До этого фактор VIII выделяли из крови доноров, что связано с риском заражения пациентов вирусными инфекциями типа гепатита. Производство транс генного эритропоэтина (гормона, который стимулирует образование красных кровяных клеток человека) помогает бороться с различными анемиями. Ранее наиболее эффективным методом лечения анемии считалось частое переливание донорской крови, обходится очень дорого и также связано с рисками.
Промышленный биотехнологический синтез. Микроорганизмы широко используются для промышленного производства органических растворителей (ацетона и бутанола), аминокислот, кормовых белков, ферментов, антибиотиков, вакцин и других препаратов, широко используемых в промышленности, производстве кормов, сельском хозяйстве, медицине и ветеринарии.
Промышленное производство антибиотиков. Во второй половине ХХ века был открыт ряд терапевтически ценных антибиотиков с широким спектром антимикробного действия. Их использование дало возможность эффективно бороться с микроорганизмами – возбудителями брюшного тифа, дизентерии, холеры, бруцеллеза, туляремии, а также риккетсиями (возбудителями брюшного тифа) и крупных вирусов (возбудители Psyttakoza, лимфогранулематоза, трахомы и др.).. На сегодня количество известных антибиотиков превышает 2000, но на практике используют около 50 наименований.
Биологические методы борьбы с загрязнением окружающей среды
В 50-60-е годы прошлого века, живые организмы (микроорганизмы, водоросли, высшие растения и др.) стали широко использовать в технологиях очистки сточных вод и обеззараживания промышленных отходов.
ПРИМЕНЕНИЕМ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Применение биотехнологических методов в сельском хозяйстве привело к настоящей революции в традиционной селекции и позволило намного ускорить процесс получения новых сортов растений и пород животных, а также создавать трансгенные формы организмов.
Генно-модифицированный организм (ГМО) – это любой организм с новой комбинацией генетического материала, полученный благодаря использованию методов генной инженерии. А генетически модифицированными являются все сорта растений, полученные в результате модификации генетической структуры исходного генотипа.
Основной целью получения ГМО является улучшение агрономически важных признаков организма-реципиента (например, повышение устойчивости растения к гербицидам, насекомым-вредителям, патогенных микроорганизмов) для снижения себестоимости конечного продукта.
Большинство опасений относительно их возможной угрозы здоровью человека и окружающей среде не подтвердилось. Однако мы еще очень короткую историю безопасного использования генно-инженерных организмов.
Первое сообщение об успешном создании генетически модифицированных растений появилось в 1983 году, где описывалось переноса гена устойчивости к насекомым у растения табака [31]. Первыми генетически модифицированными растениями, разрешенными для питания человека, были FlavrSavr томаты, созданные калифорнийской компанией Calgene. Эти томаты должны улучшенную способность к хранению благодаря гену полигалактуроназы [32]. Впервые они коммерциализировали в 1994 году в США. По состоянию на 2009 год, через 15 лет после начала коммерциализации, трансгенные растения выращивались уже на 134 млн. га (9% от общих 1,5 млрд. га мировых площадей сельскохозяйственных земель). Сейчас трансгенные растения выращивают в 25 странах, в которых проживает 3,6 млрд. или 54% мирового населения. Шесть стран с наибольшими площадями выращивания генетически модифицированных культур – США (64,0 млн. га), Бразилия (21,4 млн. га), Аргентина (21,3 млн. га), Индия (8,4 млн. га) , Канада (8,2 млн. га) и Китай (3,7 млн. га). Остальные 7 млн. га площадей посевов трансгенных растений приходятся на 19 других стран мира. С 1996 по 2009 гг мировые площади, на которых выращиваются генетически модифицированные растения, выросли в 80 раз. По состоянию на 2009 год еще в 32 странах такие растения были разрешены для ввоза и использования в качестве продуктов питания для человека и животных.
Руководствуясь принципом осторожности, в течение достаточно длительного времени необходимо принимать меры безопасности, включая государственное регулирование в области генно деятельности. Задача эффективного государственного регулирования заключается в том, чтобы обеспечить, с одной стороны, максимально благоприятные условия для развития генетической инженерии как одного из приоритетных научных направлений, а с другой – гарантировать безопасность при осуществлении и использовании результатов и продуктов генно-инженерной деятельности.
Гарантия безопасности генетически модифицированной продукции достигается благодаря применению системы мер, направленных на предотвращение или снижение до безопасного уровня неблагоприятных воздействий генно-инженерных организмов на здоровье человека и окружающую среду при осуществлении генно-инженерной деятельности, которая получила название «биобезопасность».
Получение новых видов топлива. Производство жидкого моторного топлива, в частности этанола, методом микробиологической ферментации разнообразной сельскохозяйственного сырья (сахарный тростник, сахарная свекла и патока, крахмал картофеля, маниоки, топинамбур). В Бразилии производство этанола (
Производство биогаза из целлюлозы и отходов жизнедеятельности животных и человека. Производство биогаза основано на анаэробном разложении микроорганизмами целлюлозы и органического вещества, содержащего азот, и получении из них метана, используемого для приготовления пищи, обогрева и выработки электроэнергии.
Достижения генной инженерии животных
Несмотря на то, что первые трансгенные животные были получены более 20 лет назад, до сих пор на рынке нет ни одного генетически модифицированного животного для использования в хозяйственной деятельности. Это связано с определенными техническими (сложности получения и размножения), финансовыми, а иногда и этическими проблемами. Тем не менее, успехи в генетической инженерии животных очевидны. Разработаны различные методы переноса генов в генетический материал животных и получены трансгенные особи у млекопитающих, низших позвоночных и у беспозвоночных животных. Созданы эффективные технологии клонирования, основанные на замене ядер в оплодотворенных яйцеклеток. Ученые научились не только переносить в генетический материал животных отдельные гены, но и «выключать» или заменять некоторые конкретные гены.
Безусловно, основным направлением исследований в области генетической инженерии животных является выведение пород с повышенной производительностью, устойчивостью к болезням, из которых можно получать продукцию с новыми, привлекательными для потребителя качественными характеристиками. В этом направлении уже получены трансгенные формы различных видов рыб, в геном которых добавлен ген, кодирующий биосинтез гормона роста. Благодаря этому рыбы быстрее растут, эффективно используют корма. Трансгенные свиньи с добавленным геном гормона роста более мускулистые и менее жирные. То есть из туши трансгенного кабана можно получить больше мяса, чем с обычного, и меньше сала.
Свиньи с добавленным геном фитазы (один из ферментов переваривания пищи) лучше усваивают корма за счет лучшей усвояемости фосфора, что выражается в усилении их роста. К тому же это снижает загрязнение окружающей среды фосфатами. Трансгенные свиноматки с приложенным им геном α-лактальбумин более эффективно выкармливают своих поросят.
Ряд проектов имеет целью улучшение потребительских свойств продуктов, производимых животными или животных. Речь идет, идет об улучшении качества шерсти овец, о выводе с помощью генетической инженерии пород крупного рогатого скота, в молоке которой пониженная концентрация β-лактоглобулин, основного его аллергена, или изменено соотношение отдельных его белков (казеина и сывороточных протеинов). Другой подход заключается в модификации отдельных генов для изменения физико-химических свойств соответствующих белков молока с целью повышения содержания в нем кальция, изменения соотношения отдельных аминокислот, получение молока, сыр из которого созревает в более короткие сроки. Все это должно существенно улучшить потребительские и технологические свойства коровьего молока. Выиграют от этого и сами животные, так улучшенное молоко – важный фактор здоровья вскармливаемых им телят. Многие из этих подходов уже реализованы на модельных объектах (лабораторных мышах).
Улучшение здоровья домашних животных, повышения их устойчивости к болезням с помощью методов генетической инженерии имеет большое практическое и социальное значение. Это не только позволит повысить продуктивность животных, снизить затраты на их лечение (на что уходит до 10 – 20% от общей суммы расходов), но и снизит уровень применения антибиотиков для их лечения, вероятность переноса инфекций от животных к человеку. Для решения названной проблемы используется три основных генно-инженерных подхода: (1) добавка генов, которые повышают устойчивость к болезням, (2) «удаления» генов восприимчивости к болезням (knockout) и (3) замена отдельных генов животного на аналогичные гены, но в большей степени способствуют активному противостоянию болезни (knocking). В целом исследования по этим направлениям с переменным успехом пока проводятся на лабораторных животных. К обнадеживающих результатов на сельскохозяйственных животных дело не дошло.
В то же время конкретного практического выхода следует ожидать в ближайшее время в таком важном направлении генетической инженерии, как использование животных в качестве «биореакторов» для производства фармацевтических препаратов. Перспективы этого направления генетической инженерии применительно к растениям обсуждались выше. Несмотря на то, что и растения, и животные в отличие от микроорганизмов относятся к царству эукариот, биология растительной и животной клеток же существенно различается. Поэтому для производства некоторых животных рекомбинантных белков более целесообразно использовать животные организмы, чем растительные. В настоящее время убедительно доказано, что с помощью молочных желез трансгенные животные способны производить различные протеины, такие, как различные факторы крови, ферменты, моноклональные антитела, коллаген, фибриноген, шелк пауков и т.д. Разрабатываются и другие системы производства рекомбинантных белков, в частности, большие перспективы связывают с системой яичного белка кур.
Что может дать человечеству использование животных-биореакторов, можно проиллюстрировать на следующем примере. Совместным проектом российских и белорусских ученых предусмотрено создание системы производства двух лекарственных протеинов: проурокиназы и лактоферрина человека в молоке трансгенных коз. Проурокиназы – мощный тромболитической фермент, использование которого в первые часы после наступления инфаркта миокарда в 5 раз снижает смертность от этого заболевания. Стоимость одного курса лечения проурокиназы составляет в настоящее время около 1000 долларов США, что делает этот препарат малодоступным для большинства граждан. Между тем в таком лечении во многих странах требуют более 400 000 кардиологических больных. Лактоферрин – белок женского молока стоимостью 2000 – 2600 долларов США за 1 грамм, препараты которого обладают сильным детоксицирующим, антибактериальное и противовоспалительное действие. Применение лактоферрина в качестве пищевой добавки позволяет снизить в 10 раз заболеваемость гастроэнтеритами у грудных детей, содержащихся на искусственном вскармливании. Годовая потребность в проурокиназы и лактоферрина в мире оценивается в 6,5 млрд. долларов США. Использование трансгенных животных снизит стоимость этих и большинстве других подобных препаратов в 10 – 20 раз, что позволит перевести многие лекарства из разряда элитных в число общедоступных.
Преимущества использования ГMР в сельском хозяйстве:
• Устойчивость (толерантность) к гербицидам достигается благодаря переносу культурным сортам гена бактерии, мутанта почвенной бактерии
• Agrobacterium tumefaciens (CP4), фермента, что обусловливает устойчивость к действию гербицида. Устойчивость трансгенного сорта к определенному гербициду (глифосату и глюфозинату) позволяет опрыскивать культуры этим гербицидом, уничтожая сорняки без ущерба для культурного растения.
• Эффективная борьба с сорняками и увеличение доходов благодаря снижению затрат труда.
• Уменьшение использования гербицидов благодаря сокращению заявок на их поставку.
• Увеличение урожая благодаря усилению контроля над сорняками и повышению доходов.
• Использование нового (менее вредного) вида гербицидов вместо токсичных и химически стойких видов.
• Устойчивость к насекомым-вредителям. Устойчивость ГМ-растений от насекомых-вредителей достигается внесением гена, вызывающего выработку инсектицидного токсина (такого, как токсин Bt из бактерии Bacillus thuringiensis). Наибольших успехов в создании Bt-сортов удалось достичь на картофеле, кукурузе и хлопчатника.
• Уменьшение объема химического инсектицида, используемого во время посева.
• Повышение урожайности благодаря уменьшению ущерба, нанесенного вредителями, и рост доходов фермеров.
• Сокращение основной ущерб до и после снятия урожая благодаря использованию инсектицидов, применяемых для предотвращения проникновения болезнетворных организмов в культуру.
ЭТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ НОВЫХ ГЕННО-ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Проблема использования в научной, производственной и другой деятельности человека генно-инженерных организмов (Гио) имеет два важных аспекта. Во-первых, современная биотехнология может в значительной степени способствовать решению мировых проблем благосостояния людей, касающиеся в первую очередь насущных потребностей в продуктах питания, эффективного ведения сельского хозяйства и поддержки системы здравоохранения. Во-вторых, очевидно, что неконтролируемое создание и высвобождение Гио в окружающую среду может привести к нежелательным последствиям для здоровья человека и неблагоприятных экологических последствий.
Таким образом, одним из главных международных требований, связанных с развитием и применением биотехнологии в науке и производстве, является биобезопасность проведения исследований, полевых и других испытаний Гио, а также биобезопасность высвобождения Гио, обладающих новыми желательными признаками, на товарный рынок. Во биобезопасности в данном контексте понимается система мер, направленных на предотвращение или снижение до безопасного уровня неблагоприятных воздействий Гио на здоровье человека и окружающую среду при осуществлении генно-инженерной деятельности (ГИД).
Международная структура биобезопасности и структура биобезопасности отдельных государств включают в себя ряд основных компонентов. Во-первых, к ним относится законодательная база, регулирующая ГИД. Во-вторых – административная система, исполняющая, контролирующий законный порядок осуществления ГИД. В-третьих – система обоснованного принятия решений, которая включает оценку и предупреждение соответствующего риска ГИД (управление риском ГИД). И, наконец, механизм информирования общественности и участия общественности в принятии решений о разрешении ГИД и контроле над их исполнением. Каждый компонент структуры биобезопасности существенное и функционирует в органической связи с другими.
Для получения экономической выгоды от внедрения биотехнологии в производство в настоящем и будущем в каждом государстве должна функционировать регуляторный механизм, который обеспечит безопасное и устойчивое развитие. Обязательным компонентом такого механизма является идентификация и минимизация любых потенциальных рисков для здоровья человека и окружающей среды, возникающих вследствие генно-инженерной деятельности. При этом оценка риска проводится на всех уровнях манипуляций с Гио: от лабораторных исследований до широкого внедрения Гио или продуктов, содержащих Гио, на товарный рынок. Оценка риска при использовании генетически модифицированных микроорганизмов, растений и животных в ходе научно-исследовательских работ и производства – это определение следующих параметров: факторов риска ГИД; вероятности их неблагоприятного воздействия на здоровье человека и окружающую среду и масштабов этого воздействия. При этом оценка риска должна быть сфокусирована скорее на конечном продукте биотехнологии, чем в процессе его производства как таковой. О генно-инженерной деятельности термином «фактор риска» мы будем определять потенциально возможные прямые и косвенные неблагоприятные воздействия Гио или продуктов, изготовленных из Гио (включают Гио), на здоровье человека и (или) окружающей среде, обусловлены эффектом вставки рекомбинантной ДНК, функционирования трансгенов и передачей трансгенов от Гио другим организмам. Вероятность осуществления таких воздействий и размеры соответствующего ущерба в совокупности определяют риск генно-инженерной деятельности. Фактор риска ГИД – функция неблагоприятных для здоровья человека и окружающей среды признаков Гио или действий (процессов), обусловленных генетической модификацией, а также условий их проявления (осуществления).
Соответствии с действующими международными правовыми документами (в частности, с директивными документами Европейского Союза) целью процедуры оценки риска ГИД является идентификация всех возможных вредных для здоровья человека и окружающей среды прямых и косвенных, немедленных и отдаленных влияний гио, оценка вероятности совершения данных действий в рамках рассматриваемой ГИД и размера ущерба здоровью человека и окружающей среды при допущении, что они осуществятся.
Под прямым воздействием понимается первичное влияние Гио как такового на здоровье человека и среду, не требует цепи взаимосвязанных событий. Под косвенным воздействием понимают опосредованное влияние Гио на здоровье человека и окружающую среду, которое осуществляется через цепь взаимосвязанных событий. В частности, оно может проявляться в результате взаимодействия Гио с другими организмами; результате переноса генетического материала от Гио другим организмам; в результате изменений порядка эксплуатации объектов хозяйственной деятельности и управления ими, обусловленных высвобождением Гио, и т.д. Немедленное влияние Гио на здоровье человека и окружающую среду наблюдается непосредственно в период осуществления ГИД. Оно также может быть прямым и косвенным. Отдаленное влияние становится очевидным в виде прямого или косвенного после окончания данной ГИД.
В конечном итоге процедура оценки риска должна дать ответ на следующие вопросы.ЭТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕННО-ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. ЭТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК. ЭТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КЛОНИРОВАНИЯ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ.
Поддержание биологического разнообразия как вариабельности живых организмов из всех источников, включая земные, морские и другие водные экосистемы и экологические комплексы, разнообразия между видами, в рамках вида и разнообразие экосистем, обоснования механизмов биобезопасности как системы мер «по обеспечению безопасного создания, использования и трансграничного перемещения живых измененных организмов, являющихся результатом биотехнологии », занимают в современной биоэтике одно из ведущих мест.
На рубеже XXI века медицинская наука достигла значительных успехов: лечебные технологии становятся все более эффективными и проблемы, которые еще вчера казались неразрешимыми, сегодня успешно преодолеваются, перспективы применения тех или иных методик расширяются.
БИОТЕХНОЛОГИЯ, БИОБЕЗОПАСНОСТЬ И ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ: К ИСТОРИИ ВОПРОСА
Генная инженерия и генетическая трансформация – система методов и технологий, которые дают возможность идентифицировать, выделять, клонировать и переносить отдельные гены.
Человек в своей деятельности издавна использовала живые организмы. При этом речь идет не только о непосредственном производство сельскохозяйственной продукции путем выращивания растений и животных. Люди, сами того не подозревая, использовали и микроорганизмы. Хлебопечения, пивоварения, производство кисломолочной продукции, квашение овощей, виноделие, производство спирта и т.п. – все это примеры традиционных микробиологических биотехнологий.
В широком смысле термином «биотехнология» обозначают использование живых организмов для производства различных продуктов и энергии. Тем не менее, долгое время под биотехнологией понимали, прежде всего, именно микробиологические процессы. Это и понятно. Все перечисленные выше традиционные биотехнологии ассоциируются с промышленным производством. Более того, во второй половине двадцатого века сложилась крупная отрасль промышленности – микробиологическая. На микробиологических предприятиях с помощью специально Отселектирован штаммов бактерий, дрожжей производят различные фармацевтические препараты, средства защиты растений, биоудобрения, всевозможные пищевые продукты и сырье.
В это же время были разработаны методы культивирования изолированных клеток и тканей растений на специальных питательных средах. В результате появилась возможность использовать для растений методы селекции и технологии, применяемые к микроорганизмам. Среди них можно назвать такие, как производство в промышленных масштабах различных фармацевтических препаратов клетками растений, методы быстрого размножения в условиях in vitro ценных генотипов растений, свободных от патогенов, для нужд семеноводства (микроклональное размножения), новые методы селекции: получение гаплоидов в культуре генеративных клеток, соматическая гибридизация путем слияния протопластов, клеточная селекция и др.. Многие из этих методов появились необходимой методической основой для успешного начала следующего этапа развития биотехнологии.
Последние годы XX века характеризовались бурным развитием биотехнологий, основанных на достижениях молекулярной биологии и генетики. Благодаря разработке методов выделения наследственного материала (ДНК), его изучение (идентификации последовательностей, кодирующих определенные гены), создания его новых комбинаций с помощью манипуляций, осуществляемых вне клетки, и перенесение этих новых генетических конструкций в живые организмы появилась возможность создавать новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов, обладающих полезными признаками, которые невозможно отобрать с помощью традиционной селекции.
Созданы новые, более эффективные лекарственные препараты, способные лечить ранее неизлечимые болезни. В настоящее время трансгенные сорта сельскохозяйственных культур, устойчивые к гербицидам, вирусам, насекомым-вредителям, неблагоприятным факторам среды (холод, жара, засуха, засоление почв), с улучшенными качественными характеристиками (улучшенный состав белков, углеводов, растительного масла) занимают посевные площади, превышающие 100 млн. гектаров. Продукты, изготовленные из таких сортов, теперь уже не редкость на прилавках магазинов многих стран мира.
Во многих странах сложилась мощная микробиологическая промышленность. В частности, налажено производство лекарственных препаратов антимикробного, противовирусного, противовоспалительного, противоопухолевого, противолейкознои действия, аминокислот, витаминов, ферментов, гормонов, нуклеиновых компонентов, вакцин, кровезаменителей, диагностикумов и других (всего более 300 наименований). Для нужд сельского хозяйства производятся различные кормовые добавки, средства ветеринарной защиты животных, регуляторы роста растений и животных, инсектицидные, противобактериальные, противогрибковые и противовирусные биопрепараты широкого спектра действия.
Начинается использование новых биотехнологий и применительно к растениям и животным. Освоено и усовершенствованы методы получения и микроклонального размножения чистого от патогенов посадочного материала сельскохозяйственных и декоративных культур. Новые методы, основанные на культивировании изолированных клеток и тканей растений, в том числе соматическая гибридизация путем слияния протопластов, культура пыльников и микроспор, находят применение в селекции сельскохозяйственных растений. В селекции животных применяются такие биотехнологические методы, как оплодотворение in vitro, трансплантация, разделение и криоконсервирования эмбрионов.
Развитию новых биотехнологий уделяется большое внимание на государственных уровнях. За последние годы реализован ряд крупных государственных программ. Это научно-технические программы «Инфекции и медицинские биотехнологии» и «Промышленная биотехнология», а также государственная программа фундаментальных исследований «Разработка научных основ биотехнологических процессов: селекция и создание коллекции непатогенных микроорганизмов как биотехнологических объектов; генетическая и клеточная инженерия растений и микроорганизмов; микробный синтез биологически активных соединений и использования микроорганизмов в промышленности, сельском хозяйстве и охране окружающей среды (“Биотехнология”) “.
Государственные программы «Разработка и использование генно-инженерных биотехнологий в интересах сельского хозяйства и медицины (« Генетическая инженерия »), помимо проведения научных исследований включают комплекс организационных и кадровых мероприятий, призванных дать толчок ускоренному развитию этого перспективного научного направления. Предусматривается проведение работ по созданию трансгенных сортов картофеля, устойчивых к колорадскому жуку, вирусам, бактериям, улучшенных сортов клевера, клюквы крупноплодной и других культур.
Выполняется научная программа «Создание высокоэффективных биологически безопасных лекарственных препаратов нового поколения на основе белков человека, полученных из молока трансгенных животных. Тем не менее, видно заметное отставание нашей страны в развитии именно генно-инженерных биотехнологий, которые требуют вложения значительных финансовых средств. Поэтому ожидать быстрого прорыва в этой области не приходится. В связи с этим целесообразно расширять международное сотрудничество в современной биотехнологии, чтобы ускоренно внедрять и использовать достижения других стран.
Несмотря на значительные достижения и блестящие перспективы, восприятие населения первых генетически модифицированных продуктов, было, прямо скажем, неоднозначным. Демонстрации, пикеты, шумная пропагандистская кампания в прессе, уничтожение «сторонниками традиционного земледелия» посадок трансгенных культур, национальные референдумы о запрете генетической инженерии стали обычным делом во многих странах. Такая реакция вполне понятна: опыт показывает, что внедрение новых, революционных технологий может быть связано с неблагоприятными, даже трагическими последствиями для здоровья человека и окружающей среды (примеров в истории достаточно). Однако это не означает, что надо отказываться от новых технологий. Важно своевременно определить возможные риски, связанные с их использованием, разработать и применять, если это необходимо, соответствующие меры.
Биобезопасности генно-инженерной деятельности как новую область человеческих знаний можно разделить на два основных направления. Первое из них связано с разработкой и применением различных методов оценки и предупреждения риска возможных неблагоприятных эффектов Гио, второе – с системой государственного регулирования безопасности генно-инженерной деятельности.
К настоящему времени разработана эффективная система оценки безопасности Гио для здоровья человека и окружающей среды. Она содержит целый ряд подходов и методов, применяемых, начиная с этапа планирования предполагаемой генетической модификации и заканчивая получением свидетельства о государственной регистрации трансгенного сорта, дает право использовать Гио в хозяйственной деятельности. В большинстве развитых стран мира принято и эффективно функционирует специальное законодательство, касающееся биобезопасности, а также созданы соответствующие компетентные органы, которые воплощают его в жизнь.
В системе международных отношений вопросы биобезопасности вышли последнее время на первый план. В 2000 году странами – Сторонами Конвенции о биологическом разнообразии, принятый Картахенский протокол по биобезопасности, основная цель которого – «содействие обеспечению надлежащего уровня защиты в области безопасной передачи, обращения и использования живых измененных организмов, являющихся результатом современной биотехнологии, способных оказывать неблагоприятное воздействие на сохранение и устойчивое использование биологического разнообразия, с учетом также рисков для здоровья человека и с уделением особого внимания трансграничному перемещению »(Картахенский протокол, статья 1). Протокол вступил в силу 11 сентября 2003 года.
Каждая Сторона Конвенции должна принять необходимые правовые, административные и другие меры для выполнения своих обязательств, предусмотренных в рамках Протокола. Речь идет о разработке и принятии соответствующего законодательства, регулирующего безопасность генно-инженерной деятельности, создание административных структур (или наделение соответствующими полномочиями уже существующих), ответственных за реализацию этого законодательства, формировании системы обоснованного принятия решений по вопросам генно-инженерной деятельности, включает оценку и предупреждение риска возможных неблагоприятных ее последствий, разработку и внедрение механизма информирования и участия общественности в принятии решений по вопросам генно-инженерной деятельности.
Приняты важные шаги в области безопасного использования генно-инженерных биотехнологий, однако многое предстоит еще сделать. Среди того, что уже сделано, следует отметить, прежде всего, создание Национального координационного центра биобезопасности, в функции которого входят сбор, анализ и систематизация информации о законодательстве, научных исследованиях, полевых испытаниях, ввозе / вывозе, использовании генно-инженерных организмов в хозяйственной деятельности; предоставление этой информации заинтересованным министерствам и другим органам государственного управления, средствам массовой информации, обмен информацией с координационными центрами других стран, международными организациями, обеспечение проведения научной экспертизы безопасности генно-инженерных организмов, предоставления консультативных услуг в разработке законодательных актов и инструкций по биобезопасности, в подготовке предложений по заключению двусторонних и региональных соглашений. Совместно с юристами предложена концепция государственного регулирования безопасности генно-инженерной деятельности
В ноябре 2000 года Совет Глобального экологического фонда (GEF – Global Environment Facility) принял «Первоначальную стратегию помощи странам в подготовке к вступлению в силу Картахенского протокола о биобезопасности» и утвердил совместный с Программой ООН по окружающей среде (UNEP) глобальный проект «Разработка национальных систем биобезопасности », который имеет целью оказание финансовой и технической помощи 100 странам в разработке и создании их национальных систем биобезопасности, содействия региональном и субрегиональном сотрудничеству и обмену опытом по этим проблемам, что в целом должно помочь странам при вступлении в силу Картахенского протокола.
Существует много определений генетической инженерии. Суть новой технологии можно выразить следующим образом. Генетическая инженерия – это технология получения новых комбинаций генетического материала путем проводимых вне клетки манипуляций с молекулами нуклеиновых кислот и переноса созданных конструкций генов в живой организм, в результате которого достигается их включение и активность в данном организме и у его потомства.
Генно-инженерный (трансгенный) организм (Гио) – живой организм, обладающий новой комбинацией генетического материала, полученную с помощью генетической инженерии. Как видно из этого определения, процесс создания Гио можно разделить на несколько этапов. Первый этап включает выделение и идентификацию отдельных генов (Соответствующие фрагментов ДНК или РНК), которые собираются перенести другим организмам, а также соответствующих регуляторных элементов (без них никакой ген функционировать не будет). Иногда гены или их части синтезируют искусственно. Затем эти гены и регуляторные элементы соединяют между собой в определенном порядке с помощью чисто химических методов (технология рекомбинантных ДНК, или генная инженерия). То есть все названные манипуляции проводят вне организма, in vitro (в пробирке). В результате получается генетическая конструкция, которая содержит один или несколько генов (Точнее, фрагментов ДНК, кодирующих последовательность аминокислот белков – продуктов генов), а также все необходимые регуляторные элементы, обеспечивающие активность этих генов (трансгенов) после их переноса в организмы. Такие генетические конструкции далее соединяют с ДНК так называемого вектора для клонирования. В качестве вектора часто используют плазмиды – небольшие кольцевые молекулы ДНК, имеющиеся в большинстве бактерий. Создание конструкции «клонирующий вектор – встроенная ДНК» необходимо для эффективного переноса и активности трансгенов (репликации и трансляции) в живых организмах.
Следующий этап – перенос трансгенов в отдельные живые клетки (процесс трансформации, или, как принято его называть в последнее время, «генетической модификации»), где они могут реплицироваться и передаваться дочерним клеткам, образовавшийся при распределении трансформированных клеток. В случае если все описанные процедуры прошли нормально, с одной трансформированной клетки при культивировании возникает множество клеток, содержащих привнесенную искусственную генетическую конструкцию, и при этом образуются протеины – продукты трансгенов. Биосинтез новых для организма белков является основой для проявления у него нового селекционного признака, например толерантности к гербицидам, антибиотикам, устойчивости к насекомым-вредителям и т.д.
Для одноклеточных организмов процесс генетической модификации заканчивается, как правило, внедрением в них рекомбинантной плазмиды и последующим отбором трансформированных клеток. Лишь в отдельных случаях для более высокой стабильности трансформантов добиваются включения трансгенов в бактериальную хромосому. В случае же высших многоклеточных организмов внедрения трансгенов в генетический материал клетки (ДНК хромосом или клеточных органелл – митохондрий, хлоропластов) обязательна. Более того, необходимо с одной или нескольких трансформированных клеток восстановить целый организм. А это очень непростая задача, которая была решена (правда, не для всех видов организмов в полной мере) сравнительно недавно. В частности, первые растения, регенерированные из отдельных клеток, были получены в начале 60-х годов прошлого века, что стало возможным благодаря разработке эффективных методов культивирования изолированных растительных клеток на специальных питательных средах. Добавка в питательные среды определенных регуляторов роста (фитогормонов) позволяет управлять процессами деления клеток в культуре in vitro, a также, что самое главное, индуцировать у них морфогенез, т.е. «заставлять» их создавать отдельные органы (стебли, корни) или даже целые зародыши (Процесс эмбриогенеза), из которых в дальнейшем можно получить целое растение.
Как видно из приведенного выше, технология получения генно-инженерных организмов позволяет значительно расширить возможности традиционной селекции. Более того, благодаря ей, можно получать такие организмы, которые в принципе невозможно получить с помощью обычной селекции. Она делает реальным решение проблем борьбы с болезнями, голодом, считавшихся ранее практически неразрешимыми.
Исторически ситуация сложилась так, что первые генно-инженерные работы были проведены на микроорганизмах. Это вполне понятно: микроорганизмы, как правило, одноклеточные существа, которые имеют относительно простую организацию аппарата наследственности. Генетические манипуляции, в том числе с помощью технологии рекомбинантных ДНК, на них производить значительно проще, чем на многоклеточных организмах. Поэтому именно с генно-инженерными микроорганизмами связаны первые выдающиеся достижения современной биотехнологии и, прежде всего, получение жизненно важных для людей веществ с помощью специальным образом генетически модифицированных микроорганизмов. То есть люди «научили» микробов производить совершенно несвойственные для них соединения, которые намного качественнее и дешевле «натуральных» аналогов. Наибольшее значение среди таких соединений имеют те, недостаток или отсутствие которых в человеческом организме приводит к серьезным заболеваниям: диабету, гемофилии, карликовости, анемии и др.
ГЕННО-ИНЖЕНЕРНЫЕ ОРГАНИЗМЫ НА СЛУЖБЕ
У МЕДИЦИНЫ
Производство искусственного инсулина
В настоящее время в мире, по данным ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения), насчитывается около 110 млн. людей, страдающих диабетом. И эта цифра в ближайшие 25 лет может удвоиться. Диабет – страшное заболевание, вызываемое нарушением работы поджелудочной железы, вырабатывающей гормон инсулин, необходимый для нормальной утилизации содержащихся в пище углеводов. На начальных стадиях развития болезни достаточно использовать меры профилактики, регулярно следить за уровнем сахара в крови, просто потреблять меньше сладкого. Однако для примерно 10 млн. пациентов показана инсулиновая терапия: они вынуждены ежедневно вводить в кровь препараты этого гормона. Начиная с двадцатых годов прошлого века, для этих целей использовали инсулин, выделенный из поджелудочной железы свиней и телят. Животный инсулин в значительной степени аналогичен человеческому, однако между ними есть некоторые отличия. Так, в молекуле инсулина свиньи в противовес человеческому в одной из цепей аминокислота треонин замещена аланином. Считается, что эти небольшие различия могут вызвать у отдельных пациентов серьезные осложнения (нарушение работы почек, расстройства зрения, аллергию). Кроме того, несмотря на высокую степень очистки, не исключена вероятность переноса вирусов от животных к людям. И, наконец, число больных диабетом растет так быстро, что обеспечить всех нуждающихся животным инсулином уже не представляется возможным. Заметим также, что это очень дорогие лекарства.
Разработка технологии производства искусственного инсулина является действительно триумфом генетики. Сначала Ф. Сэнгер в 1955 году с помощью специальных методов определил строение молекулы этого гормона, состав и последовательность аминокислот в ней. В 1963 году молекулу инсулина синтезировали с помощью биохимических методов. Однако осуществить в промышленном масштабе столь дорогой и сложный синтез, включающий 170 химических реакций, оказалось сложно. Поэтому упор в дальнейших исследованиях был сделан на разработку технологии биологического синтеза гормона в клетках микроорганизмов, для чего использовали весь арсенал методов генетической инженерии. Зная последовательность аминокислот в молекуле инсулина, ученые рассчитали, какой должна быть последовательность нуклеотидов в гене, кодирующем этот белок, чтобы получилась нужная последовательность аминокислот. «Собрали» молекулу ДНК из отдельных нуклеотидов в соответствии с определенной последовательностью, «добавили» к ней регуляторные элементы, необходимые для экспрессии гена в прокариот организме E.coli, и встроили данную конструкцию в генетический материал этого микроба. В результате бактерия смогла производить два цепи молекулы инсулина, которые можно было в дальнейшем соединить с помощью химической реакции и получить полную молекулу инсулина.
Наконец, ученым удалось осуществить в клетках E.coli биосинтез молекулы проинсулина, а не только ее отдельных цепей. Молекула проинсулина после биосинтеза способна соответствующим образом превращаться (формируются дисульфидные связи между цепями А и В), превращаясь в молекулу инсулина. Эта технология имеет серьезные преимущества, поскольку разные этапы экстракции и выделения гормона сведены к минимуму. При разработке такой технологии была выделена информационная РНК проинсулина. Затем, используя ее в качестве матрицы, с помощью фермента обратной транскриптазы синтезировали комплиментарную ей молекулу ДНК, которая представляла собой практически точную копию натурального гена инсулина. После пришивания к гену необходимых регуляторных элементов и переноса конструкции в генетический материал E.coli стало возможным производить инсулин на микробиологической фабрике, по сути, в неограниченных количествах.
Его испытания показали практически полную идентичность натуральному инсулина человека. Он гораздо дешевле препаратов животного инсулина, не вызывает затруднений. Другая, не менее трагическая проблема здоровья человека, связанная с нарушением работы желез внутренней секреции, – выраженное замедление роста детей, что приводит к появлению так называемых лилипутов, карликов. Это заболевание вызвано недостаточной секрецией гормона роста – соматотропина, который вырабатывается гипофизом (железой, расположенной в нижней части мозга). К середине 1980-х годов эту болезнь пытались лечить путем введения в кровь пациентов препаратов гормона роста, выделенных из гипофиза умерших людей. Нет смысла объяснять, насколько сложно получить необходимое для терапии количество такого гормона. Кроме чисто технических (в гипофизе содержится очень небольшое количество гормона), финансовых (препарат выходит немыслимо дорогим), этических и других проблем, есть риск переноса пациентам опасных заболеваний, например, хорошо известного синдрома Кройцфельда – бы – коровьего бешенства. Для достижения положительного результата лечения соматотропин вводят внутримышечно трижды в неделю в дозах порядка 6 – 10 мг на килограмм веса пациента с возраста 4 – 5 лет половой зрелости и даже дальше. С одной трупа можно получить только 4 – 6 мг. Поэтому даже разработаны на государственном уровне специальные программы по производству соматотропина в таких странах, как США, Великобритания, Франция, не могли полностью удовлетворить спрос на этот препарат. Так, в США в 70 – 80-е годы прошлого века ежегодно выделяли гипофиз в 60000 трупов. Полученного соматотропина хватало для адекватного лечения лишь 1500 детей в год.
Ген, кодирующий образование гормона роста человека, был синтезирован искусственно и встроенный в генетический материал E.coli подобно гену инсулина. В настоящее время проблема производства высококачественного, безопасного для здоровья пациентов соматотропина в необходимых количествах и при минимальных затратах полностью решена. Более того, с помощью технологии рекомбинантных ДНК получены штаммы микроорганизмов, способные синтезировать и другие факторы роста человеческого организма. Для целей сельского хозяйства большое значение имела организация производства гормона роста крупного рогатого скота (впервые – американской фирмой Монсанто). Его применение позволяет значительно (до 15% и более) повысить дойнисть коров. Сам ген, кодирующий образование соматотропина, пытаются использовать в генетической инженерии животных для выведения пород, способных ускоренно расти. Так, получены обнадеживающие результаты на рыбах. Лососи со встроенным геном гормона роста способны достигать потребительских размеров за один год вместо двух в отличие от обычных рыб.
Производство трансгенных медицинских препаратов
Для производства «трансгенных» медицинских препаратов в настоящее время используют не только специальным образом модифицированные микроорганизмы, но и культуры животных клеток. Так, биосинтез рекомбинантного фактора VIII человеческой крови позволяет эффективно решать проблему лечения больных гемофилией (пониженная свертываемость крови). До этого фактор VIII выделяли из крови доноров, что связано с риском заражения пациентов вирусными инфекциями типа гепатита. Производство транс генного эритропоэтина (гормона, который стимулирует образование красных кровяных клеток человека) помогает бороться с различными анемиями. Ранее наиболее эффективным методом лечения анемии считалось частое переливание донорской крови, обходится очень дорого и также связано с рисками.
Промышленный биотехнологический синтез. Микроорганизмы широко используются для промышленного производства органических растворителей (ацетона и бутанола), аминокислот, кормовых белков, ферментов, антибиотиков, вакцин и других препаратов, широко используемых в промышленности, производстве кормов, сельском хозяйстве, медицине и ветеринарии.
Промышленное производство антибиотиков. Во второй половине ХХ века был открыт ряд терапевтически ценных антибиотиков с широким спектром антимикробного действия. Их использование дало возможность эффективно бороться с микроорганизмами – возбудителями брюшного тифа, дизентерии, холеры, бруцеллеза, туляремии, а также риккетсиями (возбудителями брюшного тифа) и крупных вирусов (возбудители Psyttakoza, лимфогранулематоза, трахомы и др.).. На сегодня количество известных антибиотиков превышает 2000, но на практике используют около 50 наименований.
Биологические методы борьбы с загрязнением окружающей среды
В 50-60-е годы прошлого века, живые организмы (микроорганизмы, водоросли, высшие растения и др.) стали широко использовать в технологиях очистки сточных вод и обеззараживания промышленных отходов.
ПРИМЕНЕНИЕМ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Применение биотехнологических методов в сельском хозяйстве привело к настоящей революции в традиционной селекции и позволило намного ускорить процесс получения новых сортов растений и пород животных, а также создавать трансгенные формы организмов.
Генно-модифицированный организм (ГМО) – это любой организм с новой комбинацией генетического материала, полученный благодаря использованию методов генной инженерии. А генетически модифицированными являются все сорта растений, полученные в результате модификации генетической структуры исходного генотипа.
Основной целью получения ГМО является улучшение агрономически важных признаков организма-реципиента (например, повышение устойчивости растения к гербицидам, насекомым-вредителям, патогенных микроорганизмов) для снижения себестоимости конечного продукта.
Большинство опасений относительно их возможной угрозы здоровью человека и окружающей среде не подтвердилось. Однако мы еще очень короткую историю безопасного использования генно-инженерных организмов.
Первое сообщение об успешном создании генетически модифицированных растений появилось в 1983 году, где описывалось переноса гена устойчивости к насекомым у растения табака [31]. Первыми генетически модифицированными растениями, разрешенными для питания человека, были FlavrSavr томаты, созданные калифорнийской компанией Calgene. Эти томаты должны улучшенную способность к хранению благодаря гену полигалактуроназы [32]. Впервые они коммерциализировали в 1994 году в США. По состоянию на 2009 год, через 15 лет после начала коммерциализации, трансгенные растения выращивались уже на 134 млн. га (9% от общих 1,5 млрд. га мировых площадей сельскохозяйственных земель). Сейчас трансгенные растения выращивают в 25 странах, в которых проживает 3,6 млрд. или 54% мирового населения. Шесть стран с наибольшими площадями выращивания генетически модифицированных культур – США (64,0 млн. га), Бразилия (21,4 млн. га), Аргентина (21,3 млн. га), Индия (8,4 млн. га) , Канада (8,2 млн. га) и Китай (3,7 млн. га). Остальные 7 млн. га площадей посевов трансгенных растений приходятся на 19 других стран мира. С 1996 по 2009 гг мировые площади, на которых выращиваются генетически модифицированные растения, выросли в 80 раз. По состоянию на 2009 год еще в 32 странах такие растения были разрешены для ввоза и использования в качестве продуктов питания для человека и животных.
Руководствуясь принципом осторожности, в течение достаточно длительного времени необходимо принимать меры безопасности, включая государственное регулирование в области генно деятельности. Задача эффективного государственного регулирования заключается в том, чтобы обеспечить, с одной стороны, максимально благоприятные условия для развития генетической инженерии как одного из приоритетных научных направлений, а с другой – гарантировать безопасность при осуществлении и использовании результатов и продуктов генно-инженерной деятельности.
Гарантия безопасности генетически модифицированной продукции достигается благодаря применению системы мер, направленных на предотвращение или снижение до безопасного уровня неблагоприятных воздействий генно-инженерных организмов на здоровье человека и окружающую среду при осуществлении генно-инженерной деятельности, которая получила название «биобезопасность».
Получение новых видов топлива. Производство жидкого моторного топлива, в частности этанола, методом микробиологической ферментации разнообразной сельскохозяйственного сырья (сахарный тростник, сахарная свекла и патока, крахмал картофеля, маниоки, топинамбур). В Бразилии производство этанола (
Производство биогаза из целлюлозы и отходов жизнедеятельности животных и человека. Производство биогаза основано на анаэробном разложении микроорганизмами целлюлозы и органического вещества, содержащего азот, и получении из них метана, используемого для приготовления пищи, обогрева и выработки электроэнергии.
Достижения генной инженерии животных
Несмотря на то, что первые трансгенные животные были получены более 20 лет назад, до сих пор на рынке нет ни одного генетически модифицированного животного для использования в хозяйственной деятельности. Это связано с определенными техническими (сложности получения и размножения), финансовыми, а иногда и этическими проблемами. Тем не менее, успехи в генетической инженерии животных очевидны. Разработаны различные методы переноса генов в генетический материал животных и получены трансгенные особи у млекопитающих, низших позвоночных и у беспозвоночных животных. Созданы эффективные технологии клонирования, основанные на замене ядер в оплодотворенных яйцеклеток. Ученые научились не только переносить в генетический материал животных отдельные гены, но и «выключать» или заменять некоторые конкретные гены.
Безусловно, основным направлением исследований в области генетической инженерии животных является выведение пород с повышенной производительностью, устойчивостью к болезням, из которых можно получать продукцию с новыми, привлекательными для потребителя качественными характеристиками. В этом направлении уже получены трансгенные формы различных видов рыб, в геном которых добавлен ген, кодирующий биосинтез гормона роста. Благодаря этому рыбы быстрее растут, эффективно используют корма. Трансгенные свиньи с добавленным геном гормона роста более мускулистые и менее жирные. То есть из туши трансгенного кабана можно получить больше мяса, чем с обычного, и меньше сала.
Свиньи с добавленным геном фитазы (один из ферментов переваривания пищи) лучше усваивают корма за счет лучшей усвояемости фосфора, что выражается в усилении их роста. К тому же это снижает загрязнение окружающей среды фосфатами. Трансгенные свиноматки с приложенным им геном α-лактальбумин более эффективно выкармливают своих поросят.
Ряд проектов имеет целью улучшение потребительских свойств продуктов, производимых животными или животных. Речь идет, идет об улучшении качества шерсти овец, о выводе с помощью генетической инженерии пород крупного рогатого скота, в молоке которой пониженная концентрация β-лактоглобулин, основного его аллергена, или изменено соотношение отдельных его белков (казеина и сывороточных протеинов). Другой подход заключается в модификации отдельных генов для изменения физико-химических свойств соответствующих белков молока с целью повышения содержания в нем кальция, изменения соотношения отдельных аминокислот, получение молока, сыр из которого созревает в более короткие сроки. Все это должно существенно улучшить потребительские и технологические свойства коровьего молока. Выиграют от этого и сами животные, так улучшенное молоко – важный фактор здоровья вскармливаемых им телят. Многие из этих подходов уже реализованы на модельных объектах (лабораторных мышах).
Улучшение здоровья домашних животных, повышения их устойчивости к болезням с помощью методов генетической инженерии имеет большое практическое и социальное значение. Это не только позволит повысить продуктивность животных, снизить затраты на их лечение (на что уходит до 10 – 20% от общей суммы расходов), но и снизит уровень применения антибиотиков для их лечения, вероятность переноса инфекций от животных к человеку. Для решения названной проблемы используется три основных генно-инженерных подхода: (1) добавка генов, которые повышают устойчивость к болезням, (2) «удаления» генов восприимчивости к болезням (knockout) и (3) замена отдельных генов животного на аналогичные гены, но в большей степени способствуют активному противостоянию болезни (knocking). В целом исследования по этим направлениям с переменным успехом пока проводятся на лабораторных животных. К обнадеживающих результатов на сельскохозяйственных животных дело не дошло.
В то же время конкретного практического выхода следует ожидать в ближайшее время в таком важном направлении генетической инженерии, как использование животных в качестве «биореакторов» для производства фармацевтических препаратов. Перспективы этого направления генетической инженерии применительно к растениям обсуждались выше. Несмотря на то, что и растения, и животные в отличие от микроорганизмов относятся к царству эукариот, биология растительной и животной клеток же существенно различается. Поэтому для производства некоторых животных рекомбинантных белков более целесообразно использовать животные организмы, чем растительные. В настоящее время убедительно доказано, что с помощью молочных желез трансгенные животные способны производить различные протеины, такие, как различные факторы крови, ферменты, моноклональные антитела, коллаген, фибриноген, шелк пауков и т.д. Разрабатываются и другие системы производства рекомбинантных белков, в частности, большие перспективы связывают с системой яичного белка кур.
Что может дать человечеству использование животных-биореакторов, можно проиллюстрировать на следующем примере. Совместным проектом российских и белорусских ученых предусмотрено создание системы производства двух лекарственных протеинов: проурокиназы и лактоферрина человека в молоке трансгенных коз. Проурокиназы – мощный тромболитической фермент, использование которого в первые часы после наступления инфаркта миокарда в 5 раз снижает смертность от этого заболевания. Стоимость одного курса лечения проурокиназы составляет в настоящее время около 1000 долларов США, что делает этот препарат малодоступным для большинства граждан. Между тем в таком лечении во многих странах требуют более 400 000 кардиологических больных. Лактоферрин – белок женского молока стоимостью 2000 – 2600 долларов США за 1 грамм, препараты которого обладают сильным детоксицирующим, антибактериальное и противовоспалительное действие. Применение лактоферрина в качестве пищевой добавки позволяет снизить в 10 раз заболеваемость гастроэнтеритами у грудных детей, содержащихся на искусственном вскармливании. Годовая потребность в проурокиназы и лактоферрина в мире оценивается в 6,5 млрд. долларов США. Использование трансгенных животных снизит стоимость этих и большинстве других подобных препаратов в 10 – 20 раз, что позволит перевести многие лекарства из разряда элитных в число общедоступных.
Преимущества использования ГMР в сельском хозяйстве:
• Устойчивость (толерантность) к гербицидам достигается благодаря переносу культурным сортам гена бактерии, мутанта почвенной бактерии
• Agrobacterium tumefaciens (CP4), фермента, что обусловливает устойчивость к действию гербицида. Устойчивость трансгенного сорта к определенному гербициду (глифосату и глюфозинату) позволяет опрыскивать культуры этим гербицидом, уничтожая сорняки без ущерба для культурного растения.
• Эффективная борьба с сорняками и увеличение доходов благодаря снижению затрат труда.
• Уменьшение использования гербицидов благодаря сокращению заявок на их поставку.
• Увеличение урожая благодаря усилению контроля над сорняками и повышению доходов.
• Использование нового (менее вредного) вида гербицидов вместо токсичных и химически стойких видов.
• Устойчивость к насекомым-вредителям. Устойчивость ГМ-растений от насекомых-вредителей достигается внесением гена, вызывающего выработку инсектицидного токсина (такого, как токсин Bt из бактерии Bacillus thuringiensis). Наибольших успехов в создании Bt-сортов удалось достичь на картофеле, кукурузе и хлопчатника.
• Уменьшение объема химического инсектицида, используемого во время посева.
• Повышение урожайности благодаря уменьшению ущерба, нанесенного вредителями, и рост доходов фермеров.
• Сокращение основной ущерб до и после снятия урожая благодаря использованию инсектицидов, применяемых для предотвращения проникновения болезнетворных организмов в культуру.
ЭТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ НОВЫХ ГЕННО-ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Проблема использования в научной, производственной и другой деятельности человека генно-инженерных организмов (Гио) имеет два важных аспекта. Во-первых, современная биотехнология может в значительной степени способствовать решению мировых проблем благосостояния людей, касающиеся в первую очередь насущных потребностей в продуктах питания, эффективного ведения сельского хозяйства и поддержки системы здравоохранения. Во-вторых, очевидно, что неконтролируемое создание и высвобождение Гио в окружающую среду может привести к нежелательным последствиям для здоровья человека и неблагоприятных экологических последствий.
Таким образом, одним из главных международных требований, связанных с развитием и применением биотехнологии в науке и производстве, является биобезопасность проведения исследований, полевых и других испытаний Гио, а также биобезопасность высвобождения Гио, обладающих новыми желательными признаками, на товарный рынок. Во биобезопасности в данном контексте понимается система мер, направленных на предотвращение или снижение до безопасного уровня неблагоприятных воздействий Гио на здоровье человека и окружающую среду при осуществлении генно-инженерной деятельности (ГИД).
Международная структура биобезопасности и структура биобезопасности отдельных государств включают в себя ряд основных компонентов. Во-первых, к ним относится законодательная база, регулирующая ГИД. Во-вторых – административная система, исполняющая, контролирующий законный порядок осуществления ГИД. В-третьих – система обоснованного принятия решений, которая включает оценку и предупреждение соответствующего риска ГИД (управление риском ГИД). И, наконец, механизм информирования общественности и участия общественности в принятии решений о разрешении ГИД и контроле над их исполнением. Каждый компонент структуры биобезопасности существенное и функционирует в органической связи с другими.
Для получения экономической выгоды от внедрения биотехнологии в производство в настоящем и будущем в каждом государстве должна функционировать регуляторный механизм, который обеспечит безопасное и устойчивое развитие. Обязательным компонентом такого механизма является идентификация и минимизация любых потенциальных рисков для здоровья человека и окружающей среды, возникающих вследствие генно-инженерной деятельности. При этом оценка риска проводится на всех уровнях манипуляций с Гио: от лабораторных исследований до широкого внедрения Гио или продуктов, содержащих Гио, на товарный рынок. Оценка риска при использовании генетически модифицированных микроорганизмов, растений и животных в ходе научно-исследовательских работ и производства – это определение следующих параметров: факторов риска ГИД; вероятности их неблагоприятного воздействия на здоровье человека и окружающую среду и масштабов этого воздействия. При этом оценка риска должна быть сфокусирована скорее на конечном продукте биотехнологии, чем в процессе его производства как таковой. О генно-инженерной деятельности термином «фактор риска» мы будем определять потенциально возможные прямые и косвенные неблагоприятные воздействия Гио или продуктов, изготовленных из Гио (включают Гио), на здоровье человека и (или) окружающей среде, обусловлены эффектом вставки рекомбинантной ДНК, функционирования трансгенов и передачей трансгенов от Гио другим организмам. Вероятность осуществления таких воздействий и размеры соответствующего ущерба в совокупности определяют риск генно-инженерной деятельности. Фактор риска ГИД – функция неблагоприятных для здоровья человека и окружающей среды признаков Гио или действий (процессов), обусловленных генетической модификацией, а также условий их проявления (осуществления).
Соответствии с действующими международными правовыми документами (в частности, с директивными документами Европейского Союза) целью процедуры оценки риска ГИД является идентификация всех возможных вредных для здоровья человека и окружающей среды прямых и косвенных, немедленных и отдаленных влияний гио, оценка вероятности совершения данных действий в рамках рассматриваемой ГИД и размера ущерба здоровью человека и окружающей среды при допущении, что они осуществятся.
Под прямым воздействием понимается первичное влияние Гио как такового на здоровье человека и среду, не требует цепи взаимосвязанных событий. Под косвенным воздействием понимают опосредованное влияние Гио на здоровье человека и окружающую среду, которое осуществляется через цепь взаимосвязанных событий. В частности, оно может проявляться в результате взаимодействия Гио с другими организмами; результате переноса генетического материала от Гио другим организмам; в результате изменений порядка эксплуатации объектов хозяйственной деятельности и управления ими, обусловленных высвобождением Гио, и т.д. Немедленное влияние Гио на здоровье человека и окружающую среду наблюдается непосредственно в период осуществления ГИД. Оно также может быть прямым и косвенным. Отдаленное влияние становится очевидным в виде прямого или косвенного после окончания данной ГИД.
В конечном итоге процедура оценки риска должна дать ответ на следующие вопросы.
• Есть потенциальный риск ГИД приемлемым в сопоставлении с выгодами, получаемыми в результате ее осуществления?
• Есть ли регуляторные механизмы, адекватные для безопасного осуществления ГИД.
Существуют медицинские аспекты достижений генной инженерии в сельском хозяйстве. Все чаще звучат предостережения относительно продовольственного кризиса, который порождает потребность интенсификации растениеводства. По прогнозам, к
Среди потенциальных рисков для здоровья человека, связанных с использованием генно-инженерных биотехнологий, рассматриваются, например, изменение активности отдельных генов живых организмов под влиянием вставки чужеродной ДНК, в результате которого может произойти ухудшение потребительских свойств продуктов питания, получаемых из этих организмов . В продуктах питания, полученных из генно-инженерных организмов, может быть повышен по сравнению с реципиентне организмами уровень любых токсичных, аллергенных веществ, превышающих установленные пределы безопасности.
Опасения экологов вызывает высвобождение в окружающую среду трансгенных организмов, прежде всего сельскохозяйственных растений и животных, в геном которых привнесены чужеродные, не характерные для них гены микроорганизмов, вирусов, что может приводить к изменению естественных биоценозов в результате переноса трансгенов диким видам, появлению новых, более агрессивных патогенов, сорняков, поражение организмов, которые не являются мишенями трансгенных признаков, и др..
Источники появления и применения принципа принятия мер возникают из экологического общественного движения 70-х годов прошлого века, когда он был сформулирован как реакция на скептицизм относительно возможности научной оценки риска и предотвращения вредных последствий применения сложных технологий. По сути, принцип определяет, что перед лицом научной неопределенности или отсутствия необходимых знаний лучше ошибиться в сторону избыточности мер безопасности в отношении здоровья человека и окружающей среде, чем ошибиться в оценке риска.
Принцип принятия мер впервые сформулирован в международном соглашении в рамках «Мировой природного хартии» (World Charter for Nature), принятой Генеральной Ассамблеей ООН в 1982 году. С этого времени он присутствует во многих международных документах и договорах, касающихся охраны окружающей среды. По биологическому разнообразию принцип принятия мер записан в преамбуле Конвенции о биологическом разнообразии, которая гласит: «Когда есть угроза существенного уменьшения или исчезновения биологического разнообразия, отсутствие полной научной определенности не должно быть причиной для непринятия мер к исключению или минимизации такой угрозы». Сегодня этот принцип содержат более 20 интернациональных законов, договоров, протоколов и конвенций. В недавно вступил действие биобезопасности к Конвенции о биологическом разнообразии данный принцип вновь подтверждается по проблеме безопасности ГИД: «Отсутствие научной достоверности ввиду недостаточности научной информации и знаний, касающихся масштабов возможного неблагоприятного воздействия живого измененного организма на сохранение и устойчивое использование биологического разнообразия в стороне импорта, с учетом также рисков для здоровья человека, не должно помешать этой стороне в принятии соответствующего решения относительно импорта живого измененного организма в целях предотвращения или ограничения такого возможного неблагоприятного воздействия ».
Принцип принятия мер является по сути политической аксиомой. Существуют значительные разногласия относительно его трактовки и применения к биотехнологии и, в частности, к оценке риска ГИД. Его сторонники рассматривают принцип принятия мер предосторожности как предупредительный подход к применению новых технологий, направленный на защиту людей, животных и окружающей среды от потенциально неблагоприятных последствий, которые не всегда может предсказать наука. Оппоненты этого принципа рассматривают его как ненаучную позицию, серьезно сдерживающую экономическую и технологическое развитие через не обоснованных страхов. Принцип принятия мер предосторожности подвергается наибольшей критике с точки зрения того, что он изолирует ученых, предполагает ослабление стандартов доказательной базы, препятствует развитию доказательной методологии и может применяться не обоснованным образом. Кроме того, в литературе встречается мнение, что он выступает как завуалированный барьер для торговли, например, в случаях, когда нет ни надежных теоретических, ни эмпирических доказательств, устанавливают вероятность ущерба. Наиболее жесткая интерпретация принципа (никаких неприемлемых рисков) возлагает груз получения доказательств о безопасности технологии на тех, кто ее внедряет, и требует высоких стандартов доказательств того, что такие риски исключены. Требование исключение всякого риска в данном смысле представляется трудной, если вообще осуществимым научной задачей. Практически это требование можно интерпретировать словами: «не делай никаких действий, пока ты не уверен, что они не нанесут вреда». Наиболее «слабое» трактовки принципа предосторожности – отсутствие полной уверенности не является оправданием для препятствия действиям, которые могут в принципе нанести ущерб. Она возлагает груз получения доказательств о биобезопасности ГИД на тех, кто указывает на сомнительные, необоснованные с научной точки зрения риски ГИД.
Между этими крайними суждениями лежит формулировка принципа принятия мер предосторожности, которая в действительности не требует доказательства абсолютной безопасности технологии, но скорее предполагает ее ограничение в случае, если уровень научной неопределенности относительно потенциального риска является значительным, а возможности управления риском – недостаточными. При наличии обоснованных научных предположений о том, что новый процесс или продукт может быть опасным, он не должен внедряться до тех пор, пока не будут получены доказательства того, что риск невелик, управляемый и преимущества технологии его «перевешивают». В промежуток времени до внедрения технологии должны осуществляться исследования по улучшению оценки риска. Такое понимание принципа предосторожности, пожалуй, наиболее взвешенным по ГИД и способствует устойчивому мировому экономическому развитию.
Очевидно, что решение о том, есть определенный риск ГИД приемлемым или неприемлемым в конкретных условиях, не является задачей процедуры оценки риска. Оценка риска должна, в том числе объективно показать уровень научной неопределенности в прогнозе безопасности предлагаемой ГИД или продукта ГИД. Применение принципа предосторожности в этом смысле должна продемонстрировать, не абсолютным образом, но выше уровня обоснованных сомнений, что предлагаемая заявителем ГИД является безопасной. С целью прояснить порядок применения данного принципа в рамках Евросоюза Комиссия ЕС выработала определенные правила для использования принципа принятия мер предосторожности в процедуры оценки и управления риском ГИД политически прозрачным образом. Данные требования определяют следующее:
• Адекватность. Меры по управлению риском ГИД не должны быть диспропорционально желаемого уровня защиты и не должны иметь целью снизить риск до нуля.
• Отсутствие дискриминации. Подобные ситуации при оценке и управлении риском ГИД Не должны рассматриваться различным образом и разные ситуации не должны рассматриваться подобным образом без объективных оснований делать таким образом.
• Пропорциональность соответствия. Меры по управлению риском ГИД в условиях недостаточности научных данных не должны быть сопоставимы по природе и масштабу с мерами, уже принимались в подобных случаях, когда все необходимые научные данные могли быть получены.
• Изучение выгоды и стоимости действия или отсутствия действия. Такое изучение должно включать экономический анализ (расчет цену выгоды), когда он возможен и выполним.
• Изучение научного развития. Меры по управлению риском должны носить предварительный (временный) характер в ожидании возможности получить более существенные научные данные. Научные исследования должны продолжаться до получения более полных данных.
Как и предполагает идеальная система оценки риска, информация, необходимая для оценки риска ГИД, носит строго научный характер и собирается из различных источников. Основной источник – результаты экспериментальных (опытных) работ, проведенных специально в процессе оценки риска ГИД, или известны заранее. Например, оценка риска высвобождение генетически модифицированных растений может потребовать более 1000 различных экспериментальных проверок, учета знаний о представителях флоры и фауны региона высвобождения о принятых в конкретной стране приемах земледелия и принципах землепользования, характерных климатических условиях и т.д. Кроме данных непосредственного анализа Гио и его взаимодействия со средой осуществления ГИД, источником информации являются данные моделирования ГИД (математического, компьютерного и т.д.). Анализ результатов модельных экспериментов важен для оценки экологических рисков масштабного высвобождения Гио, когда речь идет об оценке отдаленных во времени последствий влияния Гио. При этом не всегда корректно оперировать сведениями, полученными путем прямых измерений процесса мелкомасштабного, контролируемого высвобождения. Оценка риска базируется, конечно, и на теоретических научных знаниях и, прежде всего, на теоретических основах наследственности и изменчивости организмов (законах Менделя, закон гомологических рядов Вавилова, законах популяционной генетики и др.).
Следует различать факторы риска генно-инженерной деятельности для здоровья человека в замкнутых системах и хозяйственной деятельности, связанной с высвобождением Гио в окружающую среду. При оценке риска ГИД в замкнутых системах в первую очередь оцениваются факторы риска для здоровья человека и животных, так как высвобождение Гио в окружающую среду не предвидится. К их числу можно отнести следующие потенциально опасные эффекты
• Возможные токсические (включая канцерогенные, мутагенные) и (или) аллергенные эффекты Гио или продуктов их метаболизма.
• Возможные вредные воздействия целевых продуктов ГИД (возможных токсинов, цитокинов, аллергенов, гормонов и других биологически активных веществ, которые могут вызвать неблагоприятные последствия при попадании в чувствительные органы, ткани организма человека и животных).
• Сравнительная патогенность генно-инженерных микроорганизмов по сравнению с донором, реципиентом (исходным родительским организмом).
• Способность к микробной обсемененности (колонизации).
Если Гио является патогенным по отношению к иммунокомпетентных людей, помимо прочих рассматриваются следующие факторы его патогенности: тип заболевания, которое вызывается; механизм патогенности, включающий способ проникновения патогенного организма и вирулентность; инфекционная доза; спектр возможных носителей и возможность его изменения; возможность выживания Гио вне организма человека; биологическая стабильность Гио и способ его распространения.
При оценке факторов риска генно-инженерной деятельности для здоровья человека, связанной с высвобождением Гио в окружающую среду или их использованием в хозяйственной деятельности следует иметь в виду, что высвобождение патогенных генно-инженерных организмов в окружающую среду не предвидится. Поэтому основными факторами риска для здоровья человека высвобожденных или поступили на товарный рынок Гио является их предполагаемая токсичность и аллергенность. В целом к факторам риска в данном контексте можно отнести:
• токсичность Гио (продуктов, изготовленных из Гио, включающие Гио) и снижение питательной ценности продуктов питания и кормов;
• аллергенность Гио (продуктов, изготовленных из Гио, включающие Гио)
• перенос трансгенов микроорганизмам, что обусловливает их устойчивость к лекарственным препаратам, применяемым для лечения человека и животных (например, маркерных трансгенов устойчивости к антибиотикам)
• непреднамеренная экспрессия генов реципиентного организма или нестабильность трансгенов.
Таким образом, основными факторами риска, которые могут вызвать неблагоприятные последствия для здоровья человека, являются: 1) потенциальная патогенность Гио, 2) потенциальная токсичность Гио и новых продуктов питания, 3) потенциальная аллергенность Гио и новых продуктов питания, 4) возможность горизонтального переноса генов устойчивости к антибиотикам от Гио патогенной микрофлоры желудочно-кишечного тракта человека. Оценка риска генно-инженерной деятельности исходит из того, что патогенные для человека и животных организмах не должны выделяться в окружающую среду ни при каких обстоятельствах. Поэтому, если в рамках генно-инженерной деятельности предполагается работа с известными патогенными организмами (будь то организмы-реципиенты, доноры, итоговые гио) или недостаточно исследованными организмами, которые могут оказаться патогенными, она обязательно должна осуществляться в замкнутых системах. При этом все выполняемые в процессе ГИД операции, касающиеся генетической модификации, хранения, культивирования, транспортировки или уничтожения патогенных организмов, осуществляются при условии обязательного соблюдения специальных защитных мер (физических, химических, биологических), эффективно защищают персонал и окружающую среду от контакта с патогенными организмами и от неблагоприятного воздействия патогенных организмов. Проведение ГИД в замкнутых системах может обеспечить охрану и безопасность следующих категорий людей: предполагаемых пользователей продуктов ГИД; персонала лабораторий или предприятий, занимающихся ГИД; других людей, так или иначе могут контактировать с Гио, население региона осуществления ГИД в случае случайного высвобождение Гио.
Основы принятой в настоящее время процедуры оценки риска патогенности в рамках ГИД изложены, в частности, в Директиве Европейского Союза 90/219/ЕЕС от 23 апреля 1990 года, регулирует меры биобезопасности ГИД в замкнутых системах. Директива регулирует использование в замкнутых системах в исследовательских и промышленных целях исключительно генно-инженерных микроорганизмов (ГИМ). Деятельность, связанная с генно-инженерными животными и растениями, данным документом не рассматривается. Однако при разработке законодательства по биобезопасности во многих европейских странах Директива 90/219/ЕЕС служила базовым документом, и его положения распространены также на ГИД с участием эукариотических организмов. Более того, само свойство патогенности для человека присуще именно микроорганизмам, а содержание в замкнутой системе животных и растений может быть продиктовано другими рисками – их токсичность, аллергенность, возможностью неблагоприятных экологических воздействий. Процедура оценки риска патогенности Гио, представленная ранее в Директиве 90/219/ЕЕС и модифицирована с учетом современных знаний, включает следующие этапы:
• Рассмотрение биологических свойств Гио для установления предполагаемой патогенности их для человека и величины последствий их неблагоприятного воздействия.
• Оценки вероятности того, что в случае контакта Гио с человеком данные организмы действительно предоставят неблагоприятное влияние на его здоровье (включая рассмотрение уровня научной неопределенности).
• Определение необходимого уровня защиты, «замкнутости» (level of containment) системы Гио.
Вынесение предварительного заключения о достаточности предлагаемых мер защиты здоровья человека при сравнении Гио с биологическими объектами разных групп патогенности.
• Рассмотрение сущности предполагаемой деятельности и детальный осмотр необходимые меры контроля для защиты здоровья человека.
• Определение любых потенциальных рисков для окружающей среды и дополнительных мер изоляции на случай непреднамеренного высвобождения патогенных организмов в окружающую среду.
БИОЭТИЧЕСКИХ И ПРАВОВЫЕ ПРОБЛЕМЫ МИКРОТРАНСПЛАНТАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
КЛЕТОЧНОЙ И ТКАНЕВОЙ ТРАНСПЛАНТАЦИИ
Современная трансплантология, т.е. теория и практика пересадки органов и тканей, позволяет оказать помощь многим больным, которые раньше были бы обречены на смерть или тяжелую инвалидность. Вместе с тем, растущая потребность в органах для трансплантации порождает нравственные проблемы и может стать угрозой для общества. Так, недобросовестная пропаганда донорства и коммерция, связанная с продажей органов для трансплантации, закладывают условия для торговли человеческими органами, угрожая здоровью и жизни людей. Пересадка органов живого донора может быть в случаях добровольного самопожертвования ради спасения жизни другого человека. В таком случае согласие на эксплантации (удаление органа) становится проявлением любви и сострадания. Морально недопустимо трансплантация, которая непосредственно угрожает жизни.
Наиболее распространенной практикой является изъятие органов у только умерших людей. Но в таких случаях должна быть абсолютная уверенность в смерти донора. Не может быть морально оправданным такая трансплантация, которая ведет к потере индивидуальной особенности человека, принимает чужие органы. При трансплантации обязательно должна сохраняться свобода человека. Безусловно недопустимым являются так называемой фетальной терапии, т.е. изъятие и использование ткани и органов человеческих зародышей, с намерением лечения различных заболеваний и “омоложения” организма.
Клеточная и тканевая трансплантация – отрасль, которую можно отнести к медицине будущего. Среди ряда вопросов, возникающих при ее разработке, видное место занимают этические проблемы, а также вопросы определения ее побочных эффектов, четких показаний и противопоказаний к применению. Без сомнения, символом нового века возникает такая отрасль медицины, как трансплантология. К сожалению, несмотря на определенные успехи и достижения отечественной трансплантологии, украинские результаты значительно уступают среднеевропейским и среднемировым.
Пристального внимания заслуживает проблема микротрансплантацийних технологий – клеточной и тканевой трансплантации, ведь именно в этом вопросе теснее переплетаются перспективы будущего и проблемы современности, предостережения относительно осторожного применения пока нового метода и действительно захватывающие, но пока недостаточно подтвержденные данные относительно возможностей данной методики.
Целью данной работы является анализ возможностей и перспектив, нерешенных проблем и оговорок применения клеточной трансплантации, и в частности – трансплантации стволовых клеток. Мы стремимся взвешенно проанализировать имеющиеся на сегодня достижения, но вместе с тем – критически подчеркнуть, что, как каждый новый и эффективный метод лечения, он не лишен побочных эффектов, противопоказаний и ограничений. И пока они четко не определены, говорить о широком клиническом применении метода рано.
Главной особенностью стволовых клеток является то, что в эмбриональной стволовой клетки отсутствует специализация. Кроме того, эмбриональные стволовые клетки являются:
– Производными всех типов клеток в организме, тем уникальным строительным материалом, из которого позже формируются органы и ткани;
– Благодаря отсутствию специализации, при попадании клеток в любой орган из них формируются клетки именно этого органа, поэтому перспективы их применения для восстановления поврежденных тканей и органов;
– Эти клетки не воспринимаются организмом реципиента как чужеродные, поэтому при их трансплантации не наблюдается отторжение, не нужен индивидуальный подход, как при переливании крови или пересадке органов;
– Интересно, что эмбриональные стволовые клетки обладают способностью самостоятельно находить “слабые места” – те, где их помощь наиболее необходима.
Попадая в организм пациента, клетки продолжают жить, делиться, выделять активные вещества в течение длительного времени. Продолжительность жизни таких клеток в организме зависит от многих факторов, в частности тяжести заболевания и состояния организма реципиента.
Большинство стволовых клеток находятся в костном мозге, меньше – в периферической крови (их выделение из кровотока является непростой задачей), в пупочного канатика. За источником стволовых клеток для трансплантации выделяют:
– Аутотрансплантацию – пациент получает собственные стволовые клетки;
– Сингенну трансплантацию – пациент получает стволовые клетки от идентичного близнеца;
– Аллогенную трансплантацию – больные получают стволовые клетки от родственников, из крови канатиков пуповины, а также трупного материала (эмбриональная зародышевая ткань, полученная при абортах).
Стоит отметить, что живое лицо (донор) может дарить только парные органы, при условии, что это не будет угрожать ее собственной жизни: «Органы, которые являются одинарными, не могут приниматься для трансплантации (за исключением ситуации, когда они берутся от трупа, т.е. из тела наверное мертвой лица), поскольку это может привести к смерти донора ».
Видя в принципе солидарности моральное оправдание дарение органов, для правильной оценки конкретных случаев нужно установить некоторые этические критерии, которые бы сочетали принцип целостности с принципом солидарности. Во-первых, это безвредность и пропорциональность (критерии, которые предохраняют физическую целостность человека), во-вторых, свобода и бесплатность (критерии, связанные с духовностью донора).
Первый этический критерий касается охраны жизни и психо-физического здоровья донора. Например, если взятия костного мозга и переливания крови сделано в соответствующее время и правильный способ, то они не имеют вредных и постой ¬ ных последствий, но когда у донора для трансплантации берется почка, это, несомненно, влияет на его физическую целостность. Безвредность следует понимать не в абсолютном смысле, а скорее как терпимую и рациональную вред: трансплантацию (взятие определенного органа, тканей и т. д.) можно выполнять при условии, что донор легко перенесет неизбежную причиненный ему физическую и психическую ущерб и иметь в будущем соответствующую качество жизни.
С критериев безвредности тесно сочетается критерий пропорциональности, согласно которому вред, причиненный донору результате взятия у него определенного органа, должна быть пропорциональна к улучшению качества жизни реципиента. Таким образом, нет смысла лишать почки человека (донора), для того чтобы осуществить трансплантацию с очень малой вероятностью успеха, или брать почку от здорового человека, чтобы его трансплантировать человеку преклонного возраста, страдающий сердечным заболеванием.
Жест дарения должен происходить из свободного выбора донора, его чувства солидарности и милосердия, а потому исключает принуждение или спекуляции.
В случае взятия органов от трупа возникает проблема, связанная с решением того, как распоряжаться мертвым телом человека, считая, что его, с одной стороны, нельзя считать скелетом животного или обычной неживой вещью, а с другой – не стоит сравнивать с телесностью живого существа.
Освоение новых неврологических знаний привело сегодня определенное изменение в самом понятии смерти: произошел переход от понимания понятия смерти как точной и внезапной «события», что совпадает с прекращением биение сердца и самостоятельного дыхания человека, к понятию смерти, понимаемой как «процесс», который происходит в течение определенного времени, начиная от «необратимого момента», т.е. безвозвратной дезинтеграции целостности индивидуального организма, которая совпадает с полным прекращением активности мозга.
Смерть человека является событием, которое преимущественно нельзя непосредственно установить никакой научной техникой или эмпирической методике. Как известно, с некоторых пор ученые при установлении диагноза смерти сместили акцент с традиционных сердечно-дыхательных признаков на «неврологический» критерий, который значительно лучше позволяет распознавать сплошное и бесповоротное прекращение мозговой активности (мозга, мозжечка и ствола головного мозга), что является признаком потери способности автоинтеграции любого организма как такового.
Сотрудник службы здоровья, который несет профессиональную ответственность за установление диагноза смерти лица, может опираться на упомянутые критерии, которые позволят ему действовать этично правильный образ и дадут «моральную уверенность», в правильности решение активизировать необходимые технические процедуры для взятия органов для трансплантации. Этическим моментом этой процедуры является наличие предварительно документированной согласия как самого донора или его законных представителей, так и получателя трансплантированных органов.
Относительно донора надо сказать, что правда о так называемом обязывающий поступок, которым является дарение органа, требует его надлежащей осведомленности относительно процедур, которые включают этот поступок. Если речь идет о донорстве от живого человека, то ее необходимо предупредить о предполагаемой опасности для здоровья и о том, что может ожидать ее в будущем: возможны терапии и (или) меры, которые она должна соблюдать после взятия органа. Кроме того, нужно исключить любую форму психологического давления или отношения условий лицу – потенциальному донору на почве моральных, эмоциональных или даже экономических критериев.
Если речь идет о взятии органов от мертвого, то в этом случае лицо должно лично и недвусмысленно выразить согласие на возможное взятие органов. Свою нравственную стоимость должна также согласие его законных представителей в случае невозможности проверки предварительный выбор покойной лица.
Трансплантация навсегда останется важным фактором будущего медицины, требует развития культуры солидарности и дарения. Дарение и трансплантация органов имеют высокие нравственные ценности: они составляют личное, а временами даже героическое служение в пользу жизни и могут стать прекрасной возможностью для проявления милосердия ближнему.
В Украине проблема этического аспекта трансплантологии находится на стадии поиска, и основой для этого стали фундаментальные разработки отечественных ученых в данной области. Так, несколько лет назад на Первом Национальном Конгрессе по биоэтике, который проходил под эгидой Национальной академии наук Украины, Академии медицинских наук Украины, Министерства здравоохранения Украины и Министерства экологии и природных ресурсов Украины, отмечалось, что разработка лекарственных средств, внедрение новейших биотехнологий , расшифровка генома человека, генная терапия, эксперименты по клонированию – вот неполный перечень выдающихся достижений науки последних лет, требующие пристального внимания с учетом биоэтических принципов. Проблема состоит в поиске путей гармонизации достижений медицины и биологии с правами человека и его достоинство. По мнению академика НАН и АМН Украины, доктора медицинских наук, профессора Юрия Кундиева (Институт медицины труда АМН Украины), “… в конце ХХ века было достигнуто значительных успехов в биологии и медицине – расшифрован геном человека, разработаны принципы генной терапии, осуществлено клонирование животных, обычным стало лечение бесплодия путем экстракорпорального оплодотворения. Некоторые ученые предложили способы лечения ряда заболеваний с помощью стволовых клеток, полученных из эмбриональной ткани. Идет активная дискуссия между сторонниками и противниками эвтаназии, трансплантации органов и т.д.. В связи с этим существует необходимость оценить нравственный аспект современных научных достижений с целью предупредить внедрение тех технологий, которые могут навредить человеку. Обеспечить соблюдение биоэтических принципов можно благодаря соответствующей правовой базе. К сожалению, в Украине подобная легальная основа пока отсутствует, но есть возможность использовать отдельные статьи “Основ законодательства о здравоохранении”. В любом случае, интересы человека должны быть выше интересов науки или общества. Этих принципов следует придерживаться на всех этапах жизни человека – от рождения до смерти “.
В продолжение этой мысли академик АМН Украины, член-корреспондент НАН Украины, доктор медицинских наук, профессор Исаак Трахтенберг (Институт медицины труда АМН Украины) подчеркнул, что “… на сегодняшний день, исходя из позиций биомедицинской этики, существует серьезная проблема морали и ответственности общества за спекулятивные новации, пропаганду сомнительных средств, распространение целительства и разного рода оккультных наук. В средствах массовой информации популяризируются экстрасенсы, биоэнергетики, ясновидящие, колдуны и т.д.. Однако методы их “лечения” могут иметь ужасные последствия для пациентов. Через веру в чудодейственную силу непроверенных методов больные со злокачественными новообразованиями поздно обращаются к специалистам традиционной медицины, теряя шанс на излечение. Такому положению вещей способствует несовершенство нашего законодательства “.
Во многом это касается и проблемы трансплантации стволовых клеток.
Среди клинических испытаний интересен проспективное контролируемое исследование, касающееся трансендокардиальнои трансплантации аутоклитин костного мозга при тяжелой хронической сердечной недостаточности. У пациентов, пролеченных этим методом, выявлено уменьшение симптомов сердечной недостаточности, повышение ФВ и миокардиальной перфузии, хотя и не выявлено улучшение отдаленных результатов и уровня выживания по сравнению с контрольной группой.
Интересные результаты были получены при изучении инфаркта миокарда у мужчин с донорским женским сердцем. В подтверждение того, что человеческие экстракардиальные стволовые клетки обладают свойством дифференцироваться в кардиомиоциты, было установлено, что при наличии у этих мужчин инфаркта миокарда в зоне поражения проявляли клетки с Y-хромосомой.
История трансплантологии достигает глубины веков. Тысячелетия наблюдений врачей привели к идее о неодновременность процессов старения различных органов и об избирательности впечатление болезнями тех или иных органов, систем человеческого организма. Поэтому мысль о замене неизлечимо больного органа. Как известно, уже в “Одиссее” Гомера отдельные историки находят идею использования крови с лечебной целью. У Гиппократа есть четкие рекомендации относительно употребления крови для преодоления болезней. Следующий значительный шаг в данной области было осуществлено в 1666 году Жаном Дени, который считается автором первого истинного переливание крови от ягненка человеку.
Дальнейшее развитие хирургической техники позволил делать пересадки отдельных частей тела. Эра трансплантации началась с конца 50-х годов ХХ века, когда были преодолены все технические препятствия для пересадки какого-либо органа. Огромное влияние на мировую практику в области трансплантации обнаружили экспериментальные исследования русского ученого В.Демихова. Его пересадки сердечно-легочных комплексов завораживали, а фотография собаки с пересаженной ей на шею головой щенка обошла всю планету.
К середине 60-х работы генетиков, фармакологов, иммунологов позволили значительно снизить барьеры тканевой несовместимости, а технические достижения хирургов сделали возможным пересадку любого внутреннего органа, пораженного недугом. Научно-технический триумф сместил внимание от моральной допустимости такого рода экспериментов. Эпоха покорения человеком космоса загипнотизировала лучшие умы и вселила веру в неограниченные возможности, полное подчинение природы, отказ от тысячелетних нравственных табу.
ПРОБЛЕМА КЛОНИРОВАНИЯ ЧЕЛОВЕКА
И ЕГО ОРГАНОВ
Особое значение в рамках биоэтического дискурса имеет проблема клонирования человека и его органов в контексте развития биотехнологии в медицине 90-х годов XX века. С одной стороны, интерес человечества к этическим и моральным проблемам, а не только к материальной выгоды научно-технических достижений является прогрессивным. С другой стороны, этика и мораль очень часто используются как аргументы в нечестной конкурентной борьбе производителей научно-технической продукции и различных политических группировок. Нужно быть специалистом во многих областях науки, философии и религии, чтобы отличить настоящую морально-этическую проблему от ложной или от надуманных аргументов противников прогресса.
Британская фирма PPL Therapeutics PLC, участвовавшая в клонировании овечки Долли, намерены провести эксперимент на основе нового метода дедифференцировки, то есть вернуть дифференцирования назад. Они планируют вернуть клетки кожи взрослого человека в эмбриональное состояние и утверждают, что уже достигли такого результата с клетками коровы.
Другим методом клонирования является пересадка клеточного ядра. Пересадка-подсадка ядра яйцеклетки стоит гораздо ближе к настоящему клонирования, поскольку не ограничивается строго определенным делениями эмбриона и может быть распространена на многие индивидуумы. Решающие достижения в этом направлении были сделаны с помощью метода, впервые использованного Willadsen в 1986 году. Абсолютно нормальным телят и овец получали путем пересадки единичных бластомер, полученных с 8 – и 16-клеточных эмбрионов, в неоплодотворенные яйцеклетки, из которых ранее были удалены клеточное ядро. Бластоциты, полученные таким образом, хорошо сформированные и организованные, затем имплантировали в матку самок-матерей для дальнейшего развития плодов.
Недавнее создание овечки Долли – только обновленный вариант разработанной ранее методики. Значимость же открытие I. Wilmut и К. Campbell заключается не в технологии получения овцы-близнеца, а в доказательстве еще одной способности клетки, а именно возможности зрелой взрослой клетки развиваться в эмбриональной стадии и продуцировать новое живое существо с тем же генетическим набором, что и в исходной клетки. Разработанный ими процесс клонирования можно разделить на пять этапов.
Первый этап: манипуляции с донорской клеткой. Взрослые соматические клетки, взятые из эпителия вымени овцы Финн-Дорсет, помещали в культуральную среду с низким содержанием питательных веществ. Заторможены таким образом клетки перестают делиться, их гены теряют активность.
Второй этап: манипуляции с яйцеклеткой. В то же время в другой овцы – Блэк-фей – забирали неоплодотворенную яйцеклетку, из которой удаляли ее ядро (и соответственно ДНК), оставляя нетронутой цитоплазму яйцеклетки со всеми действующими механизмами, необходимыми для обычного развития эмбриона.
Третий этап: слияние донорской клетки и безъядерной яйцеклетки. Обе клетки – овец Финн-Дорсет и Блекфейс – помещали рядом друг с другом в сосуде с культуральным средой и с помощью электрического разряда вызывали их слияние. В результате ядром клеточного гибрида стало ядро донорской взрослой клетки, а цитоплазма обоих типов клеток слилась воедино. Действие второго электрического разряда заставляет «работать» механизм естественного оплодотворения, использовать весь потенциал яйцеклетки.
Четвертый этап: через 6 дней сформировался эмбрион, который прошел через ряд клеточных делений, перенесли в матку овцы Блекфейс.
Пятый этап: в результате завершения беременности овцы Блекфейс у нее родилась овечка Долли – генетическая копия исходной овцы Финн-Дорсет. Описанный эксперимент по клонированию Долли может быть применен в принципе к любому другому виду млекопитающих, включая человека. В настоящее время этим методом получено достаточно большое количество клонов разных видов животных: мыши, овцы, козы, свиньи, быка, коня, кошки и др.. Наряду с улучшением технологии клонирования начато детальное исследование развития таких организмов.
В организме существует множество дифференцированных тканей, которые для своего полного созревания требуют соблюдения условий, которые учитывают влияние различных факторов на каждой стадии развития. Это означает, что можно легко размножить клетки одного органа или ткани. Но чтобы воссоздать весь организм целиком, нужно учесть огромное количество факторов, чтобы не получить в результате или какую-то химеру, или урода. В эксперименте с овечкой Долли в 277 опытах удалось получить только 29 эмбрионов, выжили более 6 дней, а до дня рождения удалось дойти только Долли. Во многих клонированных животных выявлены пороки развития. Японские ученые установили, что клонированные мыши живут меньше и больше подвержены различным заболеваниям. Поэтому необходимы длинные и детальные исследования по клонированию живых существ, прежде чем приступать к клонированию человека.
Клонирование человека ставит своей основной целью получения собственных эмбриональных стволовых клеток, а также органов и тканей, выращенных из таких клеток. Это так называемое терапевтическое клонирование. Получение взрослого организма – репродуктивное клонирование – является второстепенной задачей и в свете решения проблемы бесплодия в тех случаях, когда современные методы искусственного оплодотворения не дают желаемого результата. Однако именно возможность получения взрослого организма породила большое количество, как морально-этических проблем, так и предрассудков.
Конечно, клонирование неестественно, но не обязательно плохое. Клонирование имеет свои плюсы и минусы, как и любое достижение прогресса. Этот вопрос нужно решать спокойно, трезво, с учетом всех преимуществ и недостатков клонирования.
Известны попытки запугать людей армией искусственно созданных солдат-клонов, которые с оружием в руках отстаивают интересы какого-то диктатора, или трудовой армией человеко-роботов и т.п. Однако, любой человек, знакомый с проблемой клонирования, понимает, что все это невозможно. Даже если не учитывать финансовый вопрос и предположить, что будут разработаны технологии выращивания клонов без материнского организма, его выносит, то потребуются годы на их развитие, воспитание, обучение и др.. Более того, личность клонировать невозможно. Можно клонировать генотип (организм), а личность формируется в процессе воспитания и обучения, повторения условий которых невозможно. Это доказано путем наблюдения за монозиготными (однояйцевыми) близнецами, которые по сути являются клонами друг друга. Воспитанные в разных условиях, они не только имеют разные характеры, наклонности и умственные способности, но часто и внешне не похожи друг на друга.
Некоторые считают, что богатые люди захотят клонировать себя. Но зачем? Для того чтобы на старости лет посмотреть, как резвится на лужайке его брат-близнец, только намного моложе его? Но даже если и найдутся такие желающие, клоны человека будут обычными человеческими существами. Их будет вынашивать обычная женщина в течение девяти месяцев. Они родятся и будут воспитываться в семье, как любая другая ребенок. Им, как и всем, потребуется 18 лет, чтобы достичь совершеннолетия. Клон-близнец будет на несколько десятилетий моложе свой оригинал. Значит, исключена опасность, что люди будут путать клона-близнеца с оригиналом. В клона будут другие, чем у донора, отпечатки пальцев. Клон не унаследует ничего из воспоминаний оригинала и будет иметь другой характер и другие способности и наклонности. Клон – не двойник человека, а просто его младший брат-близнец.
Собственно клонирование – это естественный процесс, если иметь в виду множество естественно рожденных монозиготных близнецов. Такое клонирование человеческого генома само по себе нравственно вполне безупречно, потому что происходит естественно. В самом факте естественного рождения монозиготных близнецов для нас нет ничего предосудительного или печального, в крайнем случае – нравственный нейтралитет. Те же чувства в принципе мы должны чувствовать и по отношению к созданию близнецов любым другим методом. Если же мы против клонирования другим методом, например методом переноса клеточного ядра, то возражения должны быть, очевидно, связаны не с фактом клонирование как таковым, а с техническими особенностями методики. Технология клонирования может помочь людям иметь детей даже в тех случаях, когда обычная медицина бессильна. Да и само клонирование очень схоже с технологией искусственного оплодотворения (IVF), широко применяется во всем мире. Разница лишь в том, что яйцеклетка не оплодотворяют, а вводят ей ядро из клетки реципиента.
В большинстве стран мира действует или полное, или временный запрет на репродуктивное клонирование человека. В Общей Декларации о геноме человека и правах человека ЮНЕСКО (1997) говорится: «Не допускается практика, противоречащая человеческому достоинству, такая, как практика клонирования в целях воспроизводства человеческой личности». Государством и компетентным международным организациям предлагается сотрудничать с целью выявления такой практики (статья 11).
Главной целью клонирования является не репродуктивное клонирование, а терапевтическое, т.е. получение эмбриональных стволовых клеток.
Этические аспекты исследования человеческих стволовых клеток затрагивают широкий круг спорных и важных проблем, которые опубликованы во многих работах. Источником стволовых клеток может быть взрослый организм, кровь из пупочного канатика, ткань зародыша или ткань плода на разных стадиях его развития. Сегодня общепризнано, что лучший источник стволовых клеток для терапевтических целей – эмбрионы. Поэтому Европейская группа по этике выдвинула на первый план проблему прав женщин. Если эмбриональный материал и кровь из пупочного канатика станут источником получения стволовых клеток, то женщины могут попасть под особое давление.
Существуют также проблемы добровольного информированного согласия, как доноров, так и получателей клеток; оценки приемлемого риска, применение этических стандартов в исследованиях на людях; анонимности доноров; охраны и безопасности клеточных банков; конфиденциальности и защиты частного характера генетической информации. Наконец, есть проблемы коммерциализации и компенсации участникам процесса, защиты человеческих тканей, генетического материала и информации при их перемещении через границы.
Исследования в области человеческих ЭСК в целом и связанные с бессмертием частности, побуждают задуматься еще одним острым вопросом. Если мы станем жить намного дольше и будем здоровее, т.е. превратимся из «смертных» в «бессмертных», мы тем самым коренным образом изменим свою природу. Смертность – одна из определяющих характеристик человеческого существования. Есть моральные основания выступать против дальнейшей эволюции, будь то «естественная» дарвиновская эволюция или эволюция, обусловленная осознанным выбором?
Мы можем оказаться перед проблемой допустимости так называемой «терапии улучшения». Например, благодаря своим способностям регенеративным стволовые клетки могут не только восстановить функцию поврежденного мозга, но и улучшить работу нормального. Этично улучшать функционирование мозга? Если подобная лечебная терапия станет безопасной, то будет трудно отказаться от ее применения как «терапии улучшения». Если научиться изменять человеческий геном так, чтобы защититься от наиболее распространенных болезней и продлить полноценную жизнь на 25%, то, очевидно, многие захотят воспользоваться такой возможностью. Трудно найти сколько-нибудь убедительные аргументы против такой «терапии улучшения».
Люди сейчас живут в среднем на 25% дольше, чем 100 лет назад. Это достижение прогресса ни у кого не вызывает сожаления. Почему дальнейшее выигрыш в здоровье путем модификации вида или «направленной» эволюции вызывает опасения и страхи? Некоторые считают, что пока люди сохраняют способность к естественному размножению, они остаются, в биологическом смысле, представителями своего вида. Но вопрос не в том, принадлежим мы к своим видом в вузькобиологичному смысле, а в том, изменили мы свою природу, а с ней, возможно, и наше понимание нормального видового функционирования.
Эти и другие проблемы очень важны и интересны, но невозможно обсудить их все. Остановимся подробнее на этической проблемы получения эмбриональных стволовых клеток, связанной с возможностью создания и использования человеческих эмбрионов. Можно специально создавать и / или использовать эмбрионы для получения стволовых клеток с целью лечения взрослых людей? И если да, то до какого возраста эмбрион можно рассматривать как эмбрион, а не человеческое существо? Последний вопрос связан с тем, что при терапевтическом клонировании используются эмбрионы до 14-дневного возраста.
Международный комитет по биоэтике (IBC) при ЮНЕСКО не пришел к единому мнению относительно создания и использования эмбрионов для терапевтического клонирования. ЮС признает, что решение по этому вопросу, принятые национальными комитетами по биоэтике или национальными законодательными органами, могут быть различны в разных странах и регионах. Такие различия неизбежны в плюралистическом мире, где одни могут принимать этические нормы, которые являются недопустимыми для других. Отношение к этой проблеме не совпадает как в разных странах, так и в различных религий и философских течений. Что допустимо в буддизме, то может быть недопустимым в христианстве и наоборот.
Этические нормы и основанное на них законодательство различны в разных странах с преобладанием одной и той же религии. Например, Великобритания приветствует исследования стволовых клеток. Она стала первой страной, по крайней мере, в Европе, одобрил исследование человеческих ЭСК, правда, при условии «адекватные меры». Для их соблюдения правительство создало экспертную группу и в августе 2000 года обнародовало свою позицию, сформулированную в докладе экспертов. Затем обе палаты Парламента Великобритании подавляющим большинством голосов одобрили исследования стволовых клеток и так называемое терапевтическое клонирование. Экспертная группа в своих рекомендациях основывалась главным образом на том, что в Великобритании исследования на эмбрионах уже разрешены и подробно регламентированы «Актом о человеческом оплодотворении и эмбриологии» от 1990 года. Их регулирование осуществляется специальным органом-Управлением по человеческому оплодотворению и эмбриологии (HFEA). Работы с эмбрионами разрешены для изучения ограниченного круга проблем, в частности бесплодия. Теперь перечень разрешенных целей расширился, включив исследования человеческих ЭСК.
Во многих странах Европейского Союза законы по поводу эмбриональных стволовых клеток отсутствуют вообще, а принятые и действующие в некоторых странах имеют диапазон от абсолютного запрета исследований на эмбрионах (во Франции, Германии, Ирландии) до разрешения создавать эмбрионы в исследовательских целях. Разнообразие мнений отражает существующие культурные и религиозные различия, в отдельных странах эмоции настолько сильны, что трудно прийти к компромиссным решениям. Правительствам приходится балансировать между крайними взглядами на статус эмбриона, с одной стороны, и обещаниями успехов в лечении болезней, с другой. Конфликт возникает между обязанностями государства по сохранению здоровья населения и обязанностями по защите его моральных установок.
В большинстве стран оказывается параллель между допустимостью исследований на эмбрионах и допустимостью абортов. Ирландия – единственная страна ЕС, чья конституция подтверждает право на жизнь еще не рожденных людей, и это право приравнивается к праву матери на жизнь, хотя неясно, действует это право с момента оплодотворения или с момента имплантации. Несмотря на это, аборт разрешается, только если жизни матери угрожает прямая опасность, изнасилования или аномалии зародыша не является оправданием. Этот закон противоречит решению Европейского суда справедливости, согласно которому аборт представляет собой медицинскую услугу и любое ограничение в этой услуге со стороны государства – члена ЕС является компетенцией Европейского суда, а не ирландского законодательства. Ирландия должна обуславливать особые условия в Маастрихтском договоре, чтобы поддержать свои мероприятия против абортов. Многим странам – новым членам ЕС, где есть запреты или ограничения на аборты, таким как Польша, Словакия, Литва, Венгрия, Словения, Чехия и Мальта, вероятно, придется делать то же самое.
Бельгия и Нидерланды проводят исследования на эмбрионах при отсутствии законодательных рамок. В Португалии, где аборт незаконен, кроме случаев изнасилования или по серьезным медицинским причинам, и безоговорочно запрещено после 12-й недели беременности, нет законодательства, но нет и исследований. Такие исследования запрещены в Австрии, Германии и даже во Франции, но последняя позволяет «изучение эмбрионов без нанесения ущерба их целостности» и преимплантационной диагностики. Испанская конституция предлагает защиту только для жизнеспособных эмбрионов in vitro, причем критерии жизнеспособности не распространяются на «лишние» эмбрионы, которые образуются при оплодотворении in vitro. Исследования на эмбрионах при тех же условиях допустимы в Финляндии и Швеции. Еще в девяти европейских странах законодательство или пересматривается, либо исправляется. Эти страны, как и те, где законодательство вообще отсутствует, могут руководствоваться международными правилами.
В США десять штатов ввели у себя законы, регулирующие или ограничивающие исследования на человеческих эмбрионах, зародышах или еще не родившихся детей. На федеральном уровне запрещена финансовая поддержка любого исследования, в котором эмбрионы разрушаются.
Международные руководства не вносят особой ясности в проблему исследования человеческих эмбрионов. Все вопросы, кроме запрета репродуктивного клонирования человека, сделки на европейском уровне оставляют на усмотрение каждого государства. Существует несколько общих установок и «Конвенция о правах человека и биомедицине» Совета Европы, которая утверждает: 1) там, где закон разрешает проводить исследования in vitro, он должен обеспечить адекватную охрану эмбрионов, 2) создание эмбриона для исследовательских целей запрещено. Дополнительный протокол, запрещающий клонирование человека, вступивший в силу в 2002 году. Однако Европейская группа по этике в науке и новых технологиях, действующего при Европейской комиссии, высказалась за выделение средств из бюджета сообщества для проведения исследований на лишних эмбрионах, хотя и подтвердила, что считает создание эмбрионов для исследований донорских гамет этически неприемлемым и «считает преждевременным “терапевтическое клонирование.
Против такого решения Совета Европы выступила Международная академия гуманизма. В ее декларации отмечается: «Мы не видим в клонировании высших животных, кроме человека, любых неразрешимых этических дилемм. Не считаем мы очевидным и то, что будущие достижения в клонировании человеческих тканей и даже человеческих существ создадут моральные трудности, которые не сможет решить человеческий разум. Нравственные проблемы, порождаемые клонированием, не больше и более глубокими, чем вопросы, с которыми люди уже сталкивались по поводу таких технологий, как ядерная энергия, рекомбинантная ДНК и компьютерное шифрование. Они просто новые ».
Наиболее взвешенная и интересная позиция по этому вопросу приведена в Рекомендации Национальной консультативной комиссии по биоэтике (США). Обращают на себя внимание существенные различия между американским и европейским документами. В американском речь идет не просто о запрете, а о моратории на проведение работ по клонированию человека и о необходимости вернуться к вопросу через несколько лет с тем, чтобы оценить ситуацию в свете новых научных данных, а также результатов общественного обсуждения этических и социальных проблем клонирования человека , что выглядит не столь категорично, как позиция Совета Европы. Более того, специально указывается, что данный мораторий не должен коснуться другие исследования, включая исследования эмбриональных стволовых клеток. Таким образом, согласно американскому документу, последующие решения намечается делать после специальных усилий, направленных на то, чтобы мнение общества было информированным и образованным.
СТАТУС ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ЭМБРИОНА: СОЦИОКУЛЬТУРНАЯ И МОРАЛЬНАЯ ОЦЕНКА
Этическая законность исследований эмбриональных стволовых клеток зависит от статуса, присвоенный эмбриона. Хотя есть и другие соображения по этому этического вопроса, например согласие родителей или «владельцев» эмбриона, вопрос о статусе эмбриона является основным. Большая часть нравственных дебатов по этой проблеме связано с вопросом: если эмбрион – человек, то действия с ним ограничены тем, что разрешено делать с другими людьми. Если эмбрион – это лишь множество человеческих клеток, то есть значительно меньше ограничений при его использовании.
Один из ключевых – вопрос о том, когда плод человека приобретает способность чувствовать. Первые движения плода зафиксированы на 6-й неделе развития, в это же время он начинает реагировать на прикосновения, в спинном мозге обнаруживаются синапсы. На 10-й неделе в нервных волокнах спинного мозга обнаруживаются первые нейромедиаторы и регистрируется активность ствола головного мозга. На основании электрофизиологических и иммуногистохимических данных одни исследователи считают, что плод человека начинает чувствовать в возрасте 18-19 недель, но способность перерабатывать полученные ощущения не проявляется вплоть до 30-й недели развития. Поэтому этот срок, по их мнению, можно считать границей между плодом и человеческим существом.
В других исследованиях способность плода реагировать на раздражение или боль выявлена в 7 – 8 недель. Однако можно считать критерием становления личности лишь появление способности чувствовать? Подобная точка зрения вызывает некоторые возражения, так как бессознательное состояние и нечувствительность к боли, по сути, не могут служить основанием для отказа в защите прав личности.
Ведущие эмбриологи мира, как правило, считают допустимым для манипуляций период от момента зачатия до 14-го дня развития эмбриона (начала формирования первичной полоски, элементов нервной системы) или до 30-го дня (начала дифференцировки центральной нервной системы).
В 1994 году лаборатория генетики нарушений репродукции Медико-генетического научного центра РАМН проводила анкетирование. На вопрос «С какого срока внутриутробного развития эмбрион / плод следует считать индивидуумом с правом на жизнь? »Более 25% специалистов (медиков и биологов) ответили, что только плод с 7-го месяца можно рассматривать как индивидуум или примерно 20% респондентов считают индивидуумом с правом на жизнь эмбрион с 14-го дня развития; 8,5-13% респондентов высказали мнение о том, что уже зрелые половые клетки считать индивидуумом. Примерно 25% респондентов, не имеющих отношения к медицине или биологии, трудно ответить на этот вопрос. Среди респондентов с проблемами деторождения большее их число (по сравнению с медиками и биологами) считают, что следует признать индивидуумом половые клетки или 14-дневный эмбрион, то есть более ранние сроки развития.
Зависимость мысли о сроке развития эмбриона, что позволяет считать его индивидуумом с правом на жизнь, от профессии и состояния здоровья.
|
Респонденты |
Считать индивидуумом,% |
||||||
|
|
Пожилые половые клетки, зигота |
Эмбрионс 14-го дня развития |
Эмбрион с 30-го дня развития |
Плод с 8 – недельного развития |
Плод с 7 –месячного развития |
Трудно ответить |
Особое мнение |
|
Медики и биологи |
8,8 |
19,3 |
12,3 |
17,7 |
26,3 |
10,5 |
1,8 |
|
Не имеют отношение к медицины |
9,5 |
16,4 |
10,0 |
8,0 |
19,4 |
26,9 |
7,0 |
|
Не имеют Проблемы деторождения |
8,5 |
14,9 |
12,2 |
11,2 |
20,7 |
22,9 |
22,9 |
|
С нарушением функции |
13,3 |
25,0 |
5,0 |
1,7 |
21,7 |
28,3 |
3,3 |
Человеческий эмбрион имеет уникальный статус: в отличие от любой другой группы живых клеток он способен развиться в полноценный организм. Данное свойство можно назвать потенциалом эмбриона, т.е. потенциалом стать полностью развитым человеком. Это только биологический факт, но именно он и является причиной нравственного «страха». Проблема в том, можно ли эмбрион считать членом человеческого сообщества с теми правами, которые допускаются исключительно для человека. Достичь соглашения по этому вопросу пока не удается. Существуют несколько основных непримиримых мнений: (1) индивидуальность человека начинается с момента зачатия, (2) индивидуальность человека начинается с момента, когда его разделение на близнецов невозможно (13-й день после оплодотворения) (3) индивидуальность человека начинается на значительно более поздних стадиях его развития (40 и более дней после оплодотворения).
Главный предмет дебатов – это потенциальная возможность эмбриона. По мнению одних, человеческий эмбрион имеет потенциал, чтобы стать человеком, даже если это еще не человек. По этой причине неэтично лишить его возможности реализовать свой потенциал. Другая сторона утверждает, что потенциал не дает основания для такого статуса. Половые клетки – это компоненты зиготы, которая позже становится эмбрионом и затем ребенком, но это не дает им статуса, соответствующего зиготе эмбриона или плода, пока эта стадия развития не достигнута. Если не оказывается эмбриональный статус сперме, то почему должен предоставляться статус человека эмбриона? Кроме того, эмбрион, созданный in vitro, но который не будет имплантироваться в матку, вообще не имеет потенциала развиться в человека. Это же относится и к эмбрионам, созданным с помощью технологии пересадки ядра, которые не должны быть имплантированы для целей человеческого репродуктивного клонирования.
Известно, что с ранних, до имплантационной при искусственном оплодотворении эмбрионов можно без ущерба удалять отдельные клетки. Такой способ может быть одним из решений проблемы получения ЭСК. Однако если удалены клетки тотипотентных (способные развиться в любой орган и даже в самостоятельный организм), значит, они, по сути, отдельные зиготы и эмбрионы, и поэтому должны защищаться в той же мере, что и исходные эмбрионы. Если же такие клетки только плюрипотентные, то их можно рассматривать в качестве эмбрионов, поэтому их использование не будет обижать тех, кто считает эмбрион человеком. К сожалению, пока невозможно сказать, является ли та или иная клетка ТОТИ-или плюрипотентное. С уверенностью это можно установить только ретроспективно, наблюдая, на что способны клетки.
В настоящее время можно различить четыре основных способа искусственного получения эмбрионов:
(1) эмбрион, созданный оплодотворением in vitro (IVF) для имплантации в матку и выбранный для этой цели;
(2) эмбрион, созданный in vitro для имплантации, как в (1), но который является «лишним» (Дополнительные эмбрионы необходимо создавать для гарантии успешной беременности) (3) эмбрион, созданный искусственным оплодотворением для целей исследования или для целей создания эмбриональных стволовых клеток;
(4) эмбрион, созданный методом пересадки клеточного ядра в яйцеклетку.
В каждом из перечисленных случаев эмбрион имеет свой моральный статус:
(А) в первом случае эмбрион имеет специальный статус как вероятный предшественник человека, и любые попытки воспрепятствовать выполнению этого потенциала должны отклоняться (за исключением абортов по моральным причинам в юридически законных случаях, особенно в случаях угрозы жизни матери) (Б) в эмбрионов в случае (2) нет потенциала развиваться во взрослый организм;
(В) эмбрионы в (3) и (4) создаются для определенных целей исследования или использования, что требует специального рассмотрения.
Как естественное, так и искусственное воспроизводство включает процесс создания эмбрионов, часть которых обречена и которые можно использовать для получения эмбриональных стволовых клеток. Имплантация двух или трех эмбрионов в надежде на успешное рождение ребенка – принятая практика в этой области. Даже в Германии, где исследования стволовых клеток с использованием эмбрионов ныне запрещены и защита эмбрионов включена в конституцию, оплодотворение в пробирке разрешается и обычно имплантируется три эмбриона в надежде получить единого здорового ребенка.
Этические нормы создание эмбрионов для определенных целей существенно отличаются от таковых при создании эмбрионов для имплантации при IVF, поскольку при этом даже «лишние» эмбрионы создавались с целью выполнения потенциального развития во взрослый организм. Во многих странах IVF законный и широко используется, и нравственно допустимо использовать такие «лишние» эмбрионы для терапевтических целей. В любом случае такие «лишние» эмбрионы будут уничтожены, потому этически их использования для спасения жизни и здоровья других людей.
Возможно ли создание человеческих эмбрионов для определенных целей исследования или терапевтического использования? Если считать, что эмбрион имеет статус индивидуальности, то это должно быть запрещено, поскольку идет вразрез с общечеловеческим принципом, запрещающим «инструментальное» использование людей. Если у эмбриона нет такого статуса, то есть моральным и этическим наделять тысячи людей на страдания и смерть, когда есть возможность помочь им, используя эмбриональные стволовые клетки? В этом случае не может быть возражений против создания и использования человеческих эмбрионов, так как потенциальная польза от терапевтического клонирования перевешивает любые другие аргументы.
Отказ от статуса эмбриона как человеческой индивидуальности не должен приводить к занижению этической ценности человеческого эмбриона как такового. Человеческий эмбрион не может и не должен стать подобием лабораторного животного. Если мы ценим человеческую жизнь, то мы должны ценить ее во всех проявлениях и отвергать любые злоупотребления человеческими органами и тканями. Однако было бы неправильным утверждать, что создание и терапевтическое использование эмбрионов несовместимо с принципом ценности и уважения человеческих органов и человеческого достоинства при условии, что цели такого использования этические и гуманные. Медицинское использование попадает в эту категорию. Терапевтическое клонирование при использовании эмбрионов на ранней стадии развития (как правило, до 14 дней после оплодотворения) совместно с принципом уважения человеческой жизни, потому направлено на облегчение страданий и спасение жизней людей, принцип уважения которых мы отстаиваем. Создание и использование человеческих эмбрионов должно быть строго регламентировано, находиться под постоянным контролем и проводиться с полного согласия родителей (доноров) биологического материала. Пожертвования такого биологического материала должно носить в большей степени альтруистические характер, не исключая определенной оплаты. Однако необходимо принять все меры против коммерциализации и финансового стимулирования этого процесса. Создание и использование человеческих эмбрионов должно иметь только гуманные медицинские цели и не может проводиться для тривиальных, косметических и немедицинских целей.
Мы не ставили себе цель решить этические проблемы терапевтического клонирования, а постарались показать разные точки зрения на данную проблему. Каждое общество имеет право обсуждать эту проблему и принимать свое решение, основанное на этических и моральных устоях в данный момент времени, или пересмотреть свое решение, если появятся другие весомые аргументы. Этическое отношение к терапевтическому клонированию и статуса эмбриона основано на моральных и религиозных убеждениях, которые достаточно широко различаются в разных категориях общества. Поэтому каждое общество (государство) должно решить эту проблему для себя. Решение ее должно быть демократическим, основанным на детальном и всестороннем обсуждении. В истории есть пример такого обсуждения – это проблема искусственного оплодотворения. Существовали и до сих пор существуют разные точки зрения по этому вопросу, но большинство государств высказались за разрешение такой медицинской услуги.
И еще один урок, который необходимо извлечь из дискуссий, связанных с клонированием человека. Как уже отмечалось, дополнительный протокол, принятый Советом Европы, устанавливает запрет на клонирование человеческих существ. Протокол сопровождается пояснительным докладом, в котором говорится: «… решено оставить для внутреннего законодательства определение рамок выражения «человеческое существо» для целей применения настоящего Протокола ». Такое решение ставит вопрос о необходимости правового, юридического толкования понятия «человеческое существо», а тем самым и понятие «человек». Известно, что определение этого понятия – давняя философская проблема. Философы разных времен предлагали множество определений – от «двуногое без перьев» в «животное, производящее орудия» и «совокупность всех общественных отношений». Большинству же людей такие определения представлялись не более разрешительными капризами изящных условий. Бурный прогресс современной биологии и медицины привел к тому, что это определение имеет не только абстрактно философский, но и непосредственно практический смысл. Таким образом, проблема, острота которой до недавнего времени была ясна лишь достаточно узкому кругу специалистов философских и этических вопросов, становится актуальной для всех. Это является еще одним из важнейших уроков дискуссии о клонировании. Современная биомедицина расширяет технологические возможности вмешательства в естественные процессы зарождения, протекания и окончания человеческой жизни. Стали обыденной практикой различные методы искусственной репродукции человека, замены изношенных или поврежденных органов и тканей, нейтрализации действия вредных генов и многое другое. Это приводит к ситуациям, когда трудно определить, имеем ли мы дело уже (или еще) с живым человеческим существом или только с агрегатом клеток, тканей и органов. Границы нашего вмешательства в жизненные процессы и функции определяются не столько расширяются научно-техническими возможностями, сколько нашими представлениями о том, что есть человек, а, следовательно, и о том, какие действия и процедуры по отношению к нему допустимы, а какие – неприемлемы. Но не что иное, как перспектива клонирования человека, со всей очевидностью демонстрирует необходимость юридически четко и однозначно определить понятие «человек» и «человеческое существо». Возможно, именно отсутствие такого определения, а значит и однозначного понятия, в конечном итоге и объясняет тот эмоциональный накал, который сопровождает данные дискуссии. Это определение мы должны выработать сами, на основе нашей морали и новых знаний современной биологии и медицины.
История знает запрета на науку: запрет генетики и кибернетики в 40-60-х годах XX века в нашей стране сказывается на развитии технологий до настоящего времени. Научную мысль запретить нельзя. Исторически выбор людей, которые стремились вернуть часы истории вспять и ограничить или запретить применение уже существующих технологий, никогда не бывал ни реалистичным, ни продуктивным. Необходимо регулировать применение научных достижений, как это делается с атомной энергетикой, генно-инженерными организмами и другими аспектами человеческой деятельности. Запреты никогда и ничего не решали – вспомним «сухие законы», введенные во многих странах. Только образование и воспитание может решить морально-этические проблемы. Каждая страна, исходя из своих моральных и религиозных устоев, должна решить, готова ли она принять современные достижения науки и медицины. Обсуждение должно носить демократический характер с предоставлением права высказывать любые точки зрения, а решения приниматься на основании знаний, а не эмоций. Учитываться должны как уровень морали граждан, так и подготовленность специалистов. Если общество не готово принять новое, необходимо ввести мораторий и вернуться к этому вопросу через некоторое время, проведя соответствующую работу по просвещению и образованию общества.
БИОЭТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК
Рассмотрим наиболее важные аспекты проблемы. С самого детства происходит повреждение человеческого организма вследствие травм или болезней, при которых нарушаются или разрушаются клетки мышечной, костной, нервной или другой ткани. Чтобы устранить повреждения, эти клетки нужно восстановить. В процессе восстановления ключевую роль играют так называемые стволовые клетки, расположенные в костном мозге и других органах.
Получив сигнал о травме, организм выводит эти клетки в кровеносное русло, направляет к «недействующий» и превращает их в необходимые организму в данный момент клетки: костные, мышечные, печеночные и даже нервные. Иными словами, стволовые клетки – это клетки, не получили еще специализацию или, говоря научным языком, не прошедших дифференциацию. Поэтому они могут дифференцироваться в «нужные» в данный момент организму клетки. Запас стволовых клеток в организме не беспределен и быстро теряется с возрастом. Доля стволовых клеток, способных к дифференцировке, в костном мозге в момент рождения человека одна на 10 000 кроветворных клеток. У подростков она уже в 10 раз меньше, до 50 лет – одна на полмиллиона, в 70 лет – лишь одна на миллион.
Но стволовые клетки могут быть внесены в организм искусственно. В последние годы опубликовано большое количество работ, которые подтверждают, что стволовые клетки, попадая на поврежденные участки самых различных органов, превращаются именно в клетки того типа, который необходим, чтобы залечить повреждение. В пораженном инфарктом сердце они превращаются в клетки сердечной мышцы – миоциты, в пораженном инсультом головном мозге – в нейроны и глиальные клетки. Стволовые клетки могут превращаться в клетки печени, костного мозга и т. д.
Основы науки о стволовых клетках были заложены около 30 лет назад советскими учеными А.Я. Фриденштейн и И.Л. Чертковым. В 1999 году эти клетки «переоткрыты» американские ученые, затем последовало лавинообразное возрастание интенсивности работ в этой области. Пожалуй, такого прорыва в медицине не было со времен открытия пенициллина, ибо человечество может получить «лекарство» от физических травм, паралича, цирроза, инсульта и инфаркта, болезни Паркинсона, инсулин зависимого диабета, болезни Альцгеймера, последствия травм спинного мозга и многих других болезней, ранее считавшихся неизлечимыми. В далекой перспективе – полное восстановление или замена поврежденных органов, причем без иммунного отторжения, возникающая при трансплантации, поскольку такие клетки являются для организма родными. Чтобы понять, что такое стволовые клетки, кратко рассмотрим процесс индивидуального развития организма. В самом начале жизни человеческий организм представляет собой зиготу – яйцеклетку, оплодотворенную сперматозоидом. У оплодотворенной яйцеклетки содержатся все «Инструкции» по превращению ее в тело взрослого человека (при нормальных условиях окружающей среды), закодированы в ДНК.
По мере роста зародыша клетки в разных частях его тела приобретают определенную специализацию за счет блокирования некоторых «инструкций» в их ДНК, то есть идет клеточная дифференцировка. Эти «инструкции» не исчезают, они просто игнорируются клеткой. В данном процессе участвуют сложные регуляторные генетические механизмы отключения определенных участков ДНК. «Включение» и «выключения» определенных участков ДНК должно происходить в правильной последовательности. Информация о ней частично закодирована в самой ДНК, но этот процесс регулируется и цитоплазмой клетки – это Эпигенетическая регуляция. Именно поэтому невозможно клонировать динозавров и мамонтов, даже если бы удалось найти их неповрежденную ДНК, поскольку для этого необходима живая материнская яйцеклетка.
Благодаря сложной системе последовательного «включения» и «выключить» участков ДНК клетки костной ткани «используют» только «инструкции» по формированию кости. «Инструкции» для создания крови, нервов, кожи и других тканей сохраняются в ДНК этих клеток, но становятся недоступными. Подобным образом обстоит дело и в клетках других тканей. Но в организме остаются и недифференцированные, до некоторой степени, клетки. Это – стволовые клетки, в которых много «инструкции» остаются в рабочем состоянии. Благодаря этому они способны давать начало различным типам тканей.
Различают несколько типов стволовых клеток в зависимости от степени их дифференцировки. Оплодотворенная яйцеклетка называется тотипотентною, т.е. способной дать начало всему организму. В ходе развития она делится на несколько одинаковых тотипотентних клеток, которые иногда расходятся и дают начало монозиготных (однояйцевых) близнецах.
На ранней стадии эмбрионального развития образуется бластоцист – полый шар, стенки которого состоят из клеток. Клетки наружных слоев дают начало плаценте, а внутренних – тканей организма. Каждая из внутренних клеток способна дать начало большинстве тканей, но не всего организма, поскольку в них блокирована информация о плаценте. Такие клетки называются плюрипотентными. По мере дальнейшего эмбрионального развития специализация клеток усиливается, и стволовые клетки уменьшают свой потенциал к преобразованиям. Теперь они могут давать начало только нескольким тканям, и такие клетки называются полипотентными.
Таким образом, эмбриональные стволовые клетки (ЭСТ) – это плюрипотентные клетки из внутреннего слоя бластоциста, развившиеся в первые дни после оплодотворения. Из этих клеток можно получить любой орган и любую ткань взрослого организма. Эмбриональные стволовые
клетки впервые культивировал в 1998 году американский ученый Дж. А. Томсон (Висконсинский университет), который обнаружил, что из стволовых клеток, пересаженных мыши, формируются разнообразные ткани. Поэтому дальнейшие исследования эмбриональных стволовых клеток могут позволить разработать методы получения клеток для лечения многих состояний, связанных с повреждением тканей. Они особенно ценны, пожалуй, в тех случаях, когда восстановление естественным путем не происходит (т.е. во взрослом организме, в котором стволовых клеток мало или они совсем отсутствуют).
С помощью стволовых клеток, используя технологию клонирования, сходную с клонированием овечки Долли, можно выращивать на заказ человеческие органы или части органов (например, сердечные клапаны), которые не будут отторгаться организмом реципиента. Также возможно помещать эмбриональные стволовые клетки в больные органы, включая мозг, которые будут обеспечивать восстановление поврежденных тканей и органов. Теоретически такие возможности предполагались давно, но только теперь начинают рассматривать их практическое использование.
Где взять эмбриональные стволовые клетки? Один из их источников – абортивный материал при естественном и искусственном оплодотворении. Известно, что при каждой успешной беременности, которая приводит к рождению живого ребенка, теряется или «самопроизвольно абортуеться» несколько эмбрионов (здесь, видимо, неправильно говорить о «выкидыш» в обычном понимании этого слова, потому что очень ранняя потеря эмбриона почти всегда остается незамеченным ). Потеря некоторых эмбрионов вызвана генетическими аномалиями развития, а другие – внешними физическими факторами или физиологическим или психологическим состоянием матери. Очевидно, природа определила появление «лишних» эмбрионов почти в каждой беременности.
Поскольку эмбриональная стволовая клетка бессмертна и саморазмножающийся, тогда достаточно удобно дальнейшем использовать бесконечное клеточную линию ее потомков. Однако время от времени происходят генетические мутации в эмбриональных стволовых клетках будут передаваться дочерним клеткам и накапливаться в следующих клеточных поколениях.
Именно возможность применения эмбриональных стволовых клеток породила ключевой вопрос дискуссии по биоэтике – допустимость использования клеток, взятых у абортированных или специально клонированных эмбрионов, в биомедицинских исследованиях и лечении. Эту дискуссию мы рассмотрим чуть позже. Медициной достигнуты большие успехи при использовании стволовых клеток, извлеченных не из эмбрионов. Стволовые полипотентные клетки находятся в уголках и бороздах нашего мозга, костном мозге и волосяных фолликулах взрослого организма и других тканях. Так, например, К. Дж. Хыу ввел в сердце крыс стволовые клетки, выделенные из костного мозга. Эти клетки дифференцировались в новую ткань сердечной мышцы, которая установила нормальные связи с окружающими участками ткани и оказалась способна сокращаться одновременно с ними.
Стволовые клетки из участка мозга, который называется гиппокамп, трансплантировали в глаза крысам. Эти клетки самостоятельно перемещались к местам повреждений сетчатки и образовывали новое нервное соединение. Возможно, в будущем это позволит восстанавливать зрение у больных, страдающих возрастной дегенерацией центрального пятна сетчатки, прогрессирующей дегенерацией сетчатки и даже отслоением сетчатки и ретинопатией, вызванной диабетом.
Стволовые клетки и другие полипотентные «промежуточные клетки-амплифайер», найденные в наружном слое волосяных фолликулов, способные давать начало клеткам кожи, которые могут быть использованы для трансплантации.
Группы исследователей во главе с А. Пеком удалось вылечить инсулинозависимый диабет у мышей с помощью стволовых клеток из протоков поджелудочной железы. Стволовые клетки в условиях in vitro превращались в структуры, которые вырабатывают инсулин, – островки Лангерганса. Их вводили под кожу взрослых мышей, страдающих диабетом, и они вырабатывающих инсулин, функционируя как клетки поджелудочной железы, вокруг них развивались кровеносные сосуды. Примерно через неделю мыши уже могли самостоятельно регулировать концентрацию глюкозы в крови (Hall, 2000).
Источник множества стволовых клеток – кровь из пупочного канатика, использование которой уже показало хорошие результаты при лечении лейкемии. Позже обнаружили, что стволовые клетки крови из пупочного канатика можно ввести мышам после инсульта, и они восстанавливают 50% ткани мозга. Учитывая множество стволовых клеток в пупочного канатика и тот факт, что эти клетки уже используются для лечения различных заболеваний (например, детской лейкемии), многие ученые предполагают, что в ближайшие годы их уже можно будет применять в лечении последствий инсультов.
Одним из возможных источников стволовых клеток откачан жир. Из таких стволовых клеток уже удалось вырастить хрящевую, мышечную и жировую ткани, используя для различного питательной среды. Эти исследования представляют исключительную важность, так как свидетельствуют об огромном потенциале гемопоэтических клеток-предшественников и стволовых клеток взрослого организма. Эти клетки не только позволят избежать трудностей, связанных с отторжением трансплантата, но и будут проще поддаваться дифференцировке в нужную ткань.
Исследования стволовых клеток из выпавших детских зубов показало, что они могут превращаться в клетки будущих зубов, одонтобласты, а также нервные и жировые клетки.
Наряду с трансплантацией живых, способных к репопуляции клеток, в последние годы широко изучается применение субклеточных экстрактов фетальных клеток и тканей. Механизм ожидаемого положительного влияния при использовании тканевых и клеточных трансплантатов нечто другое, чем при трансплантации эмбриональных стволовых клеток. В организм пациента попадает целый ряд биологически активных, сбалансированных соединений природного происхождения, которые могут влиять на различные составляющие целостного организма и выполнять стимулирующую и заместительную функции.
Так, трансплантация стволовых клеток возможна с использованием костномозговых и эмбриональных стволовых клеток. Кистковомозкови стволовые клетки являются тотипотентными, аутологичных и легко добываются из костного мозга. Однако существуют и не совсем выяснены вопросы: во-первых – условия культивирования для превращения этих клеток в специализированные ткани, во-вторых – какие субпопуляции должны быть трансплантированы. Об эмбриональных стволовых клеток, то кроме этических проблем (о чем речь пойдет дальше), использование их связано с большими техническими проблемами – трудно достичь их клонирования именно на стадии бластоцисты. К тому же, это все-таки чужеродный материал, создать же персональные клеточные линии в ближайшем будущем не представляется возможным. Другой альтернативой является использование эмбриональных стволовых клеток для репрограммированием клеток хозяина. Однако все эти методики находятся на ранней стадии исследования, и говорить об их клиническое использование пока рано.
Следует отметить, что трансплантация периферических стволовых клеток по сравнению с трансплантацией клеток костного мозга требует меньшего затруднение в систему HLA-антигенов, и поэтому при ней можно не проводить HLA-типирование, что значительно упрощает процедуру трансплантации и пислятрансплантацийного ведения больных.
Получение периферических стволовых клеток от живого родственного донора (методом афереза или лейкафереза) создает определенный дискомфорт для него, хотя риск осложнений, неудобств и психологических барьеров является минимальным, особенно – в сравнении с донорством других органов. Однако желание найти другие возможности трансплантации стволовых клеток в последние годы заставляет обращаться к другим источникам трансплантационного материала: кровь пупочного канатика, что остается после родов, эмбриональные стволовые клетки, полученные при абортах.И именно здесь возникает целый ряд вопросов, прежде всего – этических, значительная часть которых остается пока без ответа.
Несмотря на то, что исследования в области эмбриональных клеток имеют большие научные перспективы, в США, Германии и Австрии они временно заморожены, однако в других странах – Великобритании, Японии, Австралии – продолжают проводиться. Основная этическая проблема при трансплантации стволовых клеток заключается в том, что основной источник клеток на сегодняшний день – фетальная ткань от медицинских абортов и материал, остающийся после искусственного оплодотворения. Католическая церковь, религиозные общины, общественные организации, ведущие борьбу за запрет абортов, высказываются за то, чтобы вместе с абортами запретить и исследования в области трансплантации стволовых клеток и лечение с их применением.
В Украине пока не создана стройная правовая база по проблеме трансплантации стволовых клеток.
Метод трансплантации стволовых клеток и тканевой терапии – новый перспективный метод лечения, однако, как каждый новый высокоэффективный метод, кроме положительных моментов, имеет и побочные действия. На сегодня они изучаются, а потому пока не разработано четких показаний и противопоказаний к проведению данного вида лечения. На сегодня данная методика остается прерогативой главным образом крупных специализированных научно-исследовательских центров под эгидой АМН Украины, которые, имея достаточный опыт и фундаментальную и аналитическую базу, способны обобщить имеющиеся данные с выработкой четких рекомендаций для практического здравоохранения.
При развитии коммерческого направления данной отрасли часто преобладают эстетические, а не медицинские показания. Действительно, введение клеток во взрослый организм и приживление их среди стареющих и патологически измененных клеток создает уникальную ситуацию – на старые клетки и органы начинают действовать мощные факторы обновления и развития, благодаря чему становится возможным “омоложения” организма. Однако это порождает другие проблемы – выдержит стареющий организм такой массивный толчок, или достаточными окажутся его внутренние резервы для адаптации к новым условиям, не послужит такая экспансия не только толчком к “омоложению”, а началом “обрыва” определенных адаптационных возможностей с развитием катастроф в сосудистом, иммунной и других бассейнах?
Потенциал коммерческого развития данной отрасли (особенно по влиянию на старение организма) привлекает молодых энергичных лиц, часто в стремлении быстро разбогатеть не оценивают критически свои профессиональные возможности, не имеют достаточного практического общемедицинского опыта для реальной оценки соотношения «риск-польза» данной процедуры.
К сожалению, некоторые средства массовой информации (в том числе – в сети Интернет) распространяют сенсационные сообщения об уникальных (без оговорок и ограничений) свойства данного метода, как и различных фитоконцентратов, пищевых добавок, травяных чаев в других “новых композиций”, не прошедших необходимых этапов исследования эффективности и безопасности и не зарегистрированы как лекарственные препараты.
Еще одной важной проблемой, возникающей при трансплантации стволовых клеток, есть возможность опухолевого роста. И хотя этот метод используется у больных со злокачественными опухолями для восстановительной терапии после проведения рентген-или химиотерапии, собственно трансплантация стволовых клеток может стать толчком иногда неконтролируемого клеточного роста, в частности – опухолевого.
Для исключения возможного заражения реципиента все биообъекты должны проходить проверку на отсутствие бактериального и микробиологического загрязнения, заражения сифилисом, токсоплазмозом, вирусами гепатита В и С, цитомегаловирусом, СПИДом, вирусом краснухи, герпеса. Чистота биопрепаратов должен тщательно обеспечиваться бактериологическими исследованиями на аэробную и анаэробную инфекцию, тестирование проводится методами полимеразной цепной реакции. Каждый биопрепарат должен иметь паспорт, подтверждающий его безопасность для пациента.
Часто проведения тщательных исследований не подтверждает эффективность нового метода, в частности – его ожидаемых положительных результатов. Однако поиск в области трансплантации стволовых клеток активно развивается. В подтверждение этого приводим ниже последние (2002-2003 года) данные исследований, проведенных в разных странах.
Проведение трансплантации стволовых клеток (СК) селезенки для регенерации интимы после повреждения сосудов в эксперименте на мышах показало, что трансплантированные СК способствовали восстановительным процессам после повреждения сосудов. Ускорение реендотелизации вызывало снижение образования неоинтимы (быстрое образование неоинтимы – один из важных шагов атеросклерозоутворення). Данные результаты могут способствовать новому взгляду на стволово-клеточную биологию и ее перспективы для практической медицины, в частности – для лечения атеросклероза.
Многие исследования посвящен характеристике эндотелиальных стволовых клеток, производных пупочного канатика. Кровь из пупочного канатика человека богата гемопоэтические стволовые клетки, и поэтому может использоваться как новый источник для выделения и использования предшественников стволовых клеток. Характеризуя культуру предшественников стволовых клеток, взятых из крови пупочного канатика, с точки зрения их клеточный фенотип, способность к репликации и функциональные особенности, ученые пришли к выводу, что эндотелиальные стволовые клетки указанного генеза сохраняют фенотип эндотелия, полученного в культуре in vitro. Полученные результаты расширяют перспективы трансплантации СК в лечении кардиоваскулярных заболеваний.
Обсуждаются вопросы возможности регенерации венозной ткани путем внедрения стволовых клеток. Однако предыдущие исследования показали, что большое количество эндотелиальных клеток, вживленных в вену, погибали или некротизувалы течение нескольких дней после эндотелиальной регенерации.
Интересный вопрос: «Возможна ли дифференциация костномозговых стволовых клеток в зрелые кардиомиоциты?” Трансплантация костномозговых мезенхимальных стволовых клеток в миокард является новой многообещающей технологии для улучшения гемодинамической функции сердца. Однако пока недостаточно данных относительно того, какие клетки имеют лучшие перспективы для восстановления структуры и функции, а также формирование новых сосудов в зоне инфаркта. Ряд авторов изучали влияние факторов роста на их способность индуцировать образование кардиомиоцитов из человеческих костномозговых стволовых клеток in vitro. Установлено, что использование фактора роста позволяет достичь дифференциации костномозговых стволовых клеток в миоцитов в 85%, но спонтанное их сокращение отсутствует. По данным других публикаций, сокращение не достигается даже путем добавления ацетилхолина.
В ряде экспериментов проведена интрамиокардиальна трансплантация человеческих эмбриональных стволовых клеток крысам с острым инфарктом миокарда. Случаи смерти, аритмий, ненормального роста клеток в участках внедрения не отмечались.
Установлено повышение уровня циркулирующих стволовых клеток в ранней фазе инфаркта миокарда. Полученные данные свидетельствуют о важной роли стволовых клеток в восстановительных процессах поврежденного миокарда после острого инфаркта. Хотя большинство исследований проводилось на животных, есть отдельные данные, касающиеся клинических результатов: в частности, изучение 12 пациентов с острым инфарктом миокарда показало, что ранняя фаза инфаркта сопровождается повышением уровня циркулирующих стволовых клеток.
Интересен тот факт, что после интракоронарное введения стволовых клеток наблюдается улучшение коронарного кровообращения. Введение зрелых клеток предшественников или производных клеток костного мозга улучшало неоваскуляризации и функцию миокарда после острого инфаркта миокарда. Результаты эксперимента показали почти полное восстановление коронарного кровообращения.
Итак, проблема трансплантации стволовых клеток и восстановительной тканевой терапии, открывая перед медицинской наукой большие горизонты и перспективы, далека от разрешения и на сегодняшний день находится на стадии научной разработки и правового становления. Большой вклад в это важное дело делают Министерство здравоохранения, Академия медицинских наук Украины, по инициативе которых недавно созданный Координационный центр трансплантации органов, тканей и клеток. Кабинетом Министров Украины предложена Государственная программа развития трансплантации на 2002-2005 годы, в которой большое внимание уделяется развитию не только трансплантации органов, но и клеток и тканей (“… ввести лечения больных с применением метода тканевой и клеточной трансплантации в государственных и коммунальных учреждениях здравоохранения и государственных научных учреждениях, деятельность которых связана с трансплантацией “). Поэтому надеяться, что благодаря действенным усилиям, а также инициативе ученых разных специальностей – биологов, физиологов, иммунологов, хирургов и т.д. – продвижение данной отрасли и ее широкое внедрение в медицинскую практику станут не только рекламой, но и реальностью нашей жизни.
Все эти примеры ясно показывают, что исследования стволовых клеток взрослого организма очень перспективны. Их использование не вызывает моральных и этических проблем в отличие от использования эмбриональных стволовых клеток. Но почему же тогда ученые настаивают на продолжении исследований с эмбриональными стволовыми клетками?
Во-первых, стволовые клетки взрослого организма не является истинно плюрипотентными, то из них нельзя получить любые органы и ткани организма, а только определенные. Исследования по их дедифференцировка пока только начата и результаты еще неизвестны.
Во-вторых, в процессе развития организма его клетки подвержены различным генетическим нарушениям: соматические мутации, воздействие вирусов и многое другое. Такие нарушения могут быть незаметны в стволовых клетках, однако могут сказываться на функции органов и тканей, полученных из них.
В-третьих, во взрослом организме количество стволовых клеток очень невелика, а именно взрослому организму они больше и нужны. Возможно хранение стволовых клеток, полученных из пуповины при рождении и взятых из различных тканей в детском возрасте. Но как быть с уже взрослыми людьми, у которых нет такого запаса стволовых клеток?
В-четвертых, как обеспечить надежное хранение стволовых клеток? И что делать, если в результате аварий или природных катаклизмов произойдет разрушение такого хранилища?
Список вопросов и проблем можно было бы продолжать, но уже очевидно, что в настоящее время стволовые клетки взрослого организма не способны решить всех вопросов.
Источники информации:
А – Основные:
1. Право человека на охрану здоровья, медицинскую помощь и ответственность учреждений здравоохранения и медицинского персонала за его нарушение: Сборник нормативно-правовых актов Украины. – Львов, 2004. – 151с.
2. Биоэтика: Учебник. для студ. учеб. мед. уч. закл. IV уровня аккредитации / В.М. Запорожан, М.Л. Аряев. – М.:, 2005. – 288 с. – Библиогр.: С. 288. – ISBN 5-311-01392-3.
3. Биоэтике междисциплинарные стратегии и приорететы. Учебно-методическое пособие / под ред. Я.С. Яскевич. – Минск. БГЭУ, 2007, 226 с.
4. Курило Л.Ф. Этико-правовые аспекты использования стволовых клеток человека / / Человек. 2003. № 3. 23-27.
5. ХаррисД. Стволовые клетки и воспроизводство / / Человек. 2003. № 5. С. 123-133.
6. Sarfati J. Steam cells and Genesis / / TJ. 2001. Vol. 15 (3). P. 19-26, перевод на русский: Джонатан Сарфати. Стволовые клетки и Книга Бытия, http://www.creation.crimea.com/text/172.htm
В – Дополнительные:
1. БРПЛ-Виньо Ф., Сфера К. (ред.). Требования биоэтики: Медицина между надеждой и опасениями. 1999.
2. Жиганова Л.П., Гариев Ю.М. Биомедицина в США: актуальные этические и социально-политические аспекты / / США – Канада: экономика, политика, культура. 2003. № С. 103 -116.
3. Зеленин А.В. Генная терапия на рубеже третьего тысячелетия / / Укр. РАН. 2001. Т. 71, № 5. С. 387-395.
4. Лопухин Ю.М. Биоэтика в России / / Укр. РАН. 2001. Т. 71, № 9. С. 771-774.
5. Coghlan A. Hair today, skin tomorrow / / New Scientist. 2001. Vol. 170 (2296). P. 19-23.
6. Hall A. Awaiting the Miracles of Stem-Cell Research, Business Week Online, 29. 2000.
7. Newman L. Transplanted Stem Cells May Aid AMD Patients, Ophthalmology Times, 15. 2001.
8. Toma J. G. et al. Isolation of Multipotent Adult Stem Cells from the Dermis of Mammalian Skin / / Nature Cell Biology. 2001. Vol. 3 (9) / P. 778-784.26. Vogel G. Harnessing the power of stem cells [news] / / Science. 1999. Vol. 283. P. 1432-1434.
9. Zuk PA. et al. Multilineage Cells from Human Adipose Tissue: Implications for Cell-Based Therapies / / Tissue Engineering. 2001. Vol. 7 (2). P. 211-228.
