Научились ли хирурги восстанавливать перерезанный спинной мозг
Группа исследователей сообщила об успешном восстановлении двигательной функции у животных с перерезанным спинным мозгом. Среди авторов публикации числится и Серджио Канаверо — тот самый итальянский нейрохирург, который уже много лет обещает пересадить голову человека на тело донора. Об истории этого проекта и том, как относиться к обещаниям Канаверо, по просьбе N + 1 рассказывает Петр Талантов, автор только что вышедшей книги «0,05. Доказательная медицина от магии до поисков бессмертия».
Трансплантация головы — любимый сюжет фантастических фильмов и разделов научных новостей. И дело не только в невероятной технической сложности пересадки. С одной стороны, мысль о жизни с чужим телом будоражит воображение, затрагивает чувство идентичности и заставляет задуматься о том, чем мы являемся. С другой — приоткрывает дверь в бессмертие. Если мы когда-нибудь научимся сбрасывать тела, как изношенную одежду, старости и смерти можно больше не бояться.
Все это обрекает любую новость о пересадке головы на бурное обсуждения. Уже некоторое время главный ньюсмейкер трансплантологии — Серджио Канаверо, не первый год обещающий вписать с помощью этой операции свое имя в историю хирургии. Если верить ему на слово, все необходимые технологии созданы и дело лишь за тем, чтобы собрать команду опытных хирургов и найти очень много денег. Но когда-то названные Канаверо сроки прошли, и даже первый потенциальный пациент успел передумать. Может быть, и правда, как говорят скептики (а их большинство), мы еще слишком далеки от того, чтобы планировать такую операцию всерьез?
Любая операция по пересадке органа требует решения сразу нескольких проблем, каждая из которых, не будучи устраненной, приведет к провалу. В случае с пересадкой головы критична защита мозга от ишемии (снижения кровообращения) — даже несколько минут ишемии приведут к необратимым изменениям в головном мозге и гибели личности реципиента. Судя по всему, именно поэтому были неудачными первые попытки пересадить собачью голову на донорское тело в начале XX века.
Попытки поддерживать жизнь в отделенной от тела голове делал наш соотечественник Сергей Брюхоненко. В 1930-е годы, работая в Институте экспериментальной физиологии и терапии, он создал один из первых аппаратов искусственного кровообращения, названный автожектором. В двадцатиминутном фильме «Эксперименты по оживлению организма» показана отделенная от тела собачья голова. Она присоединена к аппарату и остается живой — реагирует на щекотку перышком, моргает и облизывается. Закадровый голос рассказывает, что подключенная к автожектору голова остается в таком состоянии в течение многих часов. Однако позже свидетели признались, что поддерживать собачьи головы в таком состоянии удавалось лишь несколько минут. А знаменитую сцену из фильма сейчас считают фальсификацией.
Опыты Брюхоненко вдохновили хирурга Владимира Демихова на еще более смелые эксперименты. Он пересаживал верхнюю часть туловища — голову и передние ноги — щенков на тело более крупных собак. Метод Демихова позволял провести операцию без угрожающей гибелью мозга ишемии. Животные выживали до двадцати девяти дней, при этом двигались, реагировали на стимулы и пили воду. Но в истории Демихов остался не столько из-за этого странного эксперимента, сколько потому, что первым в мире пересадил от одного животного другому сердце, легкие и печень. Благодаря его разработкам в 1967 году стала возможна успешная пересадка сердца от человека к человеку. Сделавший ее хирург Кристиан Барнард неоднократно приезжал в лабораторию Демихова и впоследствии называл его своим учителем.
Собаки Демихова гибли от иммунного процесса, называемого реакцией отторжения трансплантата. В отсутствие эффективных технологий подавления иммунитета такой исход был неизбежен. При пересадке головы реакция отторжения может быть направлена как на донорское тело, так и, что более вероятно, на голову реципиента. Даже сейчас, несмотря на подавляющие иммунитет лекарства, острое отторжение случается после 10-30 процентов случаев пересадки печени и почек. И если отторжение почки оставляет пациенту шанс дождаться нового донорского органа на искусственной почке, то отторжение головы наверняка грозит гибелью.
Появившиеся в середине XX века методы подавления иммунитета способствовали относительной успешности экспериментов американского нейрохирурга Роберта Уайта. Он взялся за еще более сложную задачу: пересаживал изолированный мозг одной собаки в черепную коробку другой. Шесть операций прошли относительно успешно: нервные системы донорского мозга и тела-реципиента не были связаны, но мозг эффективно кровоснабжался — это подтвержадалось достаточной электрической и метаболической активностью, после операции животные жили до двух дней.
Впоследствии Уайт пересаживал обезьяньи головы: через несколько часов после операции они могли жевать, глотать еду, кусаться и следить глазами за движущимися объектами. Впрочем, жили они недолго: кровоснабжение по-прежнему не было достаточно эффективным. И хотя сверхострую реакцию отторжения пересаженных голов удалось предотвратить, Уайт достиг этого такими высокими дозами подавляющих иммунитет веществ, что они сами способствовали смерти животных.
Со временем Уайт планировал перейти к операциям на человеке, тренировался на трупах в морге и мечтал пересадить на донорское тело голову Стивена Хокинга. На счастье последнего тот не заинтересовался этой возможностью и пережил Уайта на восемь лет.
Большей продолжительности жизни животных смог добиться китайский хирург Жэнь Сяопин. Он изменил операционный протокол, добившись поддержания достаточного артериального давления в сосудах головы реципиента в течение всей операции. В 2015 году он сообщил о сотнях пересаженных мышиных головах, половина животных прожила после операции более 24 часов с максимальной выживаемостью до шести месяцев.
Жэнь также предложил изменить уровень, на котором голову отделяли от тела. Он предложил делать разрез достаточно высоко для того, чтобы ствол мозга с центрами регуляции дыхания и кровообращения оставался на донорском теле, которое сможет в результате самостоятельно дышать и снабжаться кровью без помощи аппаратов жизнеобеспечения.
Примерно в то же время на сцене появляется Серджио Канаверо. Малоизвестный ранее итальянский нейрохирург заявил, что может решить главную проблему пересадки головы — восстановить целостность спинного мозга. Пока все попытки срастить спинной мозг после разреза были неудачны. Есть несколько направлений, в которых идут исследования, но все они находятся на ранней стадии.
Делаются попытки стимулировать регенерацию нейронов с помощью электрических импульсов, использовать стволовые клетки. Интересны эксперименты с компьютерными интерфейсами: одно устройство считывает сигналы головного мозга и передает его другому, расположенному ниже места повреждения спинного мозга, которое дешифрует их и передает моторным нейронам. Хотя все эти технологии звучат многообещающе, ни в одном случае пока не удалось достигнуть полного успеха даже в экспериментах на животных. Тем более речь не идет о результатах, подходящих для людей: в мире тысячи пациентов с поврежденным спинным мозгом, и при наличии эффективной методики ее определенно будет на ком изучать еще задолго до операций по пересадке головы.
Канаверо назвал свою технологию GEMINI. Она заключается в очень точном и тонком разрезе спинного мозга и использовании полиэтиленгликоля в качестве вещества, «склеивающего» разрывы мембран нейронов. Канаверо заявил, что все технологии, необходимые для успешной пересадки головы, уже созданы и он проведет операцию на человеке в самое ближайшее время. По его оценкам, она должна была стоить около 15 миллионов евро, длиться более 36 часов и проходить с участием 150 медиков.
Вскоре появился и первый пациент. Канаверо объявил, что не позднее 2017 года пересадит на донорское тело голову 33-летнего российского айтишника Валерия Спиридонова, страдающего спинальной мышечной атрофией — редким наследственным заболеванием, сопровождающимся потерей двигательных нейронов и резким снижением мышечной массы.
Хотя Канаверо утверждал, что вероятность успеха операции не менее 90 процентов, у него не было минимально необходимых подтверждений, полученных в предшествующих экспериментах на животных. Единственное на тот момент доказательство того, что GEMINI в принципе может работать, — публикация его корейского коллеги Си Юн Кима. Тот сообщал, что полиэтиленгликоль привел к частичному восстановлению двигательной функции у мышей с перерезанным спинным мозгом. При этом внимательный читатель обнаружит, что, хотя экспериментальные мыши выздоравливали чуть лучше, разница с контрольной группой не была статистически значимой, то есть вполне могла объясняться случайностью.
Несмотря на готовность Спиридонова и энтузиазм Канаверо, возможная операция вызвала много вопросов и резкую критику большинства профессионалов. Риск гибели пациента в ходе операции или вскоре после нее был исключительно высок: большинство животных погибало в первые дни после трансплантации. Велик был и риск отторжения трансплантата — уменьшить его могла только мощная пожизненная иммуносупрессивная терапия, сама по себе источник смертельного риска. Шансы на обретение подвижности были эфемерны и ничем не подтверждены. А вот риск трудно поддающейся лечению нейропатической боли был вполне реален. С этой проблемой Канаверо тоже предполагал справиться хирургическим путем — разрушив участок мозга, отвечающий за передачу эмоционального компонента боли, который и вызывает связанное с ней страдание.
Вероятно, возникли бы и другие проблемы, о которых мы пока не догадываемся. Но даже перечисленного достаточно, чтобы понять: баланс потенциальной пользы и вреда вряд ли в пользу операции. Вывод останется тем же, даже если рассматривать пациентов, которым грозит неминуемая смерть.
Некоторые скептики вспоминали историю другого хирурга-трансплантолога Паоло Маккиарини, работавшего сначала в Каролинском, а затем в Казанском федеральном университетах. Тот утверждал, что разработал методику пересадки содержащей стволовые клетки искусственной трахеи — якобы орган приживается и не вызывает в организме пациента иммунного ответа. Позже оказалось, что методика не была апробирована на животных, не сработала ни в одном случае и Маккиарини обрек несколько пациентов на тяжелую операцию и сопряженные с ней страдания без малейшей надежды на улучшение.
Еще один, возможно, самый главный из аргументов критиков был абсолютно практического свойства. Спрос на донорские органы значительно превышает предложение. В среднем ежедневно 20 человек умирают, не дождавшись своей очереди. При этом ситуация не становится лучше: список ожидающих трансплантацию растет быстрее, чем количество доступных органов. Разумно ли использовать донорское тело, чтобы спасти (с мизерными шансами на успех) одну жизнь, вместо того чтобы использовать эти органы для спасения и улучшения жизни 10-15 пациентов?
Однако время шло, а разговоры оставались разговорами. Получивший финансирование от китайского правительства Канаверо работает с Жэнь Сяопином. Недавняя публикация — результат их совместной работы. Но о пересадке головы речь больше не идет: работа ведется в рамках проекта по лечению травм спинного мозга. Хотя в конце 2017 году Канаверо разослал победные пресс-релизы об успешной пересадке головы, операция была сделана на трупе. Тем временем Валерий Спиридонов охладел к идее стать первым добровольцем для такой операции, женился и переехал жить во Флориду. По сообщениям зарубежных медиа, его красавица-жена родила здорового ребенка.
Мнение эксперта
К этой работе я относился бы с осторожностью. Группа Канаверо почти два года назад публиковала статьи, в которых говорила, что уже сейчас можно проводить операцию по трансплантации головы и есть испытуемый - тот российский программист. И только теперь появляется первая статья, в которой обосновывается то, что якобы уже два года назад могло быть реализовано. В стандартной практике бывает наоборот: сначала вы описывается теоретическую базу, потом проводите эксперименты in vitro, потом in vivo, и только после этого начинаете говорить о возможности операций на людях.
Теоретическая база, на которую опирается это исследование, недостаточна. Если вы посмотрите на список литературы в статье, то он очень маленький, и в основном авторы ссылаются сами на себя, на свои исследования, и это всегда настораживает, как, впрочем, и размер статьи.
Сам журнал, скажем так, не самый топовый на свете. Если бы эта статья была опубликована со списком литературы в 60-100 имен в Cell или Lancet, у меня было бы больше доверия к ней.
Важно, что Канаверо и его коллеги были инициаторами идеи использования полиэтиленгликоля — он якобы препятствует образованию рубца между нервными тканями и способствует восстановлению. Но независимых подтверждений этому нет.
И само это утверждение сомнительно: нервы не прорастают друг в друга не только потому, что там формируется рубец, но и потому, что у них в принципе невысокая регенеративная способность. Если учесть, что в самой этой же статье говорится, что существенной разницы в формировании рубца обнаружить не удалось, то механизм действия полиэтиленгликоля становится вовсе непонятным.
Многие группы работают над методами восстановления спинного мозга. В частности, интересные результаты дает электростимуляция, есть данные, что электростимуляция ниже уровня повреждения приводит к ускорению роста, более того, существуют осторожные попытки применения этого на человеке. Есть исследовательская группа Мартина Шваба, которая изучает возможности семейства белков Nogo-A для сшивки спинного мозга. Но эти работы длятся десятилетиями. Так не бывает, что ты написал статью на четыре страницы и можно уже это применять на человеке.
Я не утверждаю, что группа Канаверо обманывает. Но нужны более долгие исследования, оценка на больших группах животных. И странно, что они начинают именно со спинного мозга, а не с более простых моделей, например с нервов.
Алексей Кащеев,
врач-нейрохирург, сотрудник Научного центра неврологии
Впрочем, Канаверо вряд ли устроит скромная работа над повседневными медицинскими проблемами. В последних интервью он утверждал, что пересадка головы для него — вчерашний день. Теперь Канаверо собирается переходить ко второму этапу проекта — пересадке головного мозга в донорское тело и обещает в ближайшие 3-5 лет сделать эту операцию на человеке. Хочется верить, что и в этот раз он ограничится трупами.
Петр Талантов
Предзаказ на книгу «0,05. Доказательная медицина от магии до поисков бессмертия» можно сделать на сайте издательства, код на скидку — 005
Книга выходит в издательстве Corpus при поддержке просветительского фонда «Эволюция».
Литература
Sergio Canavero. HEAVEN: The head anastomosis venture Project outline for the first human head transplantation with spinal linkage (GEMINI) // Surg Neurol Int. 2013; 4(Suppl 1): S335–S342.
Allen Furr, Mark A. Hardy, Juan P. Barret, John H. Barkerd. Surgical, ethical, and psychosocial considerations in human head transplantation // Int J Surg. 2017 May; 41: 190–195.
Nayan Lamba, Daniel Holsgrove, Marike L. Broekman. The history of head transplantation: a review // Acta Neurochir (Wien). 2016; 158(12): 2239–2247.
Shuai Ren et al. Reconstruction of the spinal cord of spinal transected dogs with polyethylene glycol, 26-Mar-2019;10:50