Вперед, в будущее? (Новые исследования головного мозга)

На протяжении своего существования человечество безжалостно подвергалось атакам смертельных заболеваний. Например, по данным историков, в 737 году от черной оспы умерло около трети населения Японии. Страшные последствия чумы для многих стран, которые до сих пор помнят об этом (чумные столбы в исторической части европейских городов). Известная еще с античности холера была наиболее частой причиной смерти в XIX веке. Полиомиелит, дифтерия, тиф, сибирская язва ежегодно уносили миллионы жизней, и только в прошлом столетии усилия ученых привели к спасению от этих и многих других, прежде всего инфекционных, болезней.

Однако борьба за здоровье людей еще далеко не завершена, и, несмотря на все достижения научно-технического прогресса в области медицины, часто идет с переменным успехом. Одним из самых перспективных направлений в этой схватке ученые считают выращивание органоидов – миниатюрных образований, сходных по биологическим характеристикам с тем или другим реальным органом человеческого тела. Органоиды позволяют моделировать функционирование настоящих органов, имитировать их различные болезни, искать пути и методы лечения.

В перечне наиболее актуальных исследований в наши дни постоянно присутствуют изучение проблем головного мозга, над которыми работают многие медицинские лаборатории мира. По Гиппократу, «…мозг – это орган познания и приспособления человека к среде» – для этого он должен быть здоровым. Заболевания головного мозга сопровождаются тяжелыми, часто непредсказуемыми и трагическими последствиями. 

В 2008 году учеными были выращены первые органоиды головного мозга человека, но проблема состоит в том, что их трудно сохранять живыми в течение длительного времени. В новых исследованиях, опубликованных в журнале «Nature Neuroscience», ученые Кембриджского университета (Великобритания) сообщили, что им удается поддерживать жизнедеятельность таких органоидов на протяжении 240 дней. Это стало реальным благодаря новой технологии – фрагментации ранее шарообразных клеточных структур в форме дисков, что дало возможность лучше снабжать их кислородом и питательными веществами и дольше обычного оставлять органоиды в живых.

Внимание кембриджских нейробиологов сосредоточено на двух заболеваниях, от которых сегодня нет лекарств и которые, в сочетании друг с другом, устойчивы к лечению: болезни мотонейронов – бокового амиотрофического склероза (БАС) и лобно-височной деменции (ЛВД). Практика показывает, что эти болезни часто совпадают: примерно у трети пациентов, страдающих БАС, развивается ЛВД, причем в более раннем возрасте (около 40 – 45 лет и даже младше), чем болезнь Альцгеймера, и этот процесс характеризуется быстрым прогрессированием. Цель ученых – распознать БАС/ЛВД на ранней стадии, задолго до появления внешних признаков, и помочь человеку избежать необратимых последствий: быстрого ухудшения памяти и когнитивных функций, мышечной слабости, паралича и возможной смерти. 

Для экспериментов используются органоиды головного мозга, полученные из клеток кожи путем их последовательных превращений: клетки кожи – стволовые клетки – клетки головного мозга (нейроны).

Один из таких органоидов был выращен с генетическими мутациями, характерными для БАС/ЛВД, и благодаря увеличению срока его жизни до восьми месяцев ученым удалось пронаблюдать развитие болезни во времени. Оказалось, что патологические изменения головного мозга можно увидеть еще в их зародыше, когда клетки повреждаются от стресса и мутаций в ДНК. Своевременное блокирование этих процессов – одно из многообещающих, по мнению ученых, направлений в борьбе с БАС. Исследователи также отметили, что подтвердилась эффективность уже известного препарата GSK2606414 в снятии стресса клеток и предотвращении их гибели.

«Головной мозг, наверное, наш самый сложный орган», – сказал в интервью «The Daily Beast» (американское новостное и аналитическое интернет-издание) исследователь-нейробиолог из Кембриджа Андраш Лакатос (Andras Lakatos). «У него самый широкий спектр различных типов клеток, которые еще предстоит полностью изучить».  По словам Лакатоса, новые достижения ученых вселяют надежду на то, что «…со временем можно будет предотвратить или замедлить процесс болезни», и это время будет исчисляться не десятилетиями, как ранее, а наступит в ближайшие несколько лет. 

Pro et contra

Научные исследования и поиски, совсем недавно казавшиеся всего лишь вымыслом писателей-фантастов или сценаристов, режиссеров футуристических фильмов, стали реальностью. В связи с этим человечество сталкивается с новыми проблемами, которые могут казаться напрямую не связанными с задачами ученых. Прежде всего, это касается экспериментов при изучении и выращивании органоидов головного мозга человека. Возникает вполне естественный вопрос: а могут ли эти группы клеток стать разумными?

Еще в августе 2019 года группа нейробиологов во главе с Алиссоном Муотри (Alysson Muotri) из Калифорнийского университета Сан-Диего (США), занимающаяся разработкой систем искусственного интеллекта, в журнале «Cell Stem Cell» опубликовала статью, где сообщалось об органоидах головного мозга, которые излучали скоординированные волны электрической активности, что является одним из признаков наличия сознания. Этот эксперимент был прекращен, так как ученым пришлось заняться поиском средств и методов для борьбы с новым вызовом – пандемией COVID-19. Тем не менее, среди специалистов разных стран возникла серьезная дискуссия о том, можно ли вообще, с нравственной точки зрения, «конструировать» сознание. Муотри считает, что для изучения природы таких патологий, как шизофрения и аутизм, придется создавать разумные структуры.

С другой стороны, до сих пор отсутствует строгое научное определение того, что такое сознание и можно ли его измерить. Также в США и Европе нет и правовых норм, запрещающих конструировать разум.

По сообщению «Daily Mail», японские ученые из Киотского университета опубликовали статью, где поднимают вопросы этики при экспериментах с органоидами головного мозга человека и возможной трансплантации их животным. Исследователи опасаются, что это может привести, естественно, в пока еще далеком будущем, к биологическому и моральному очеловечиванию животного, и события, описанные в романе Пьера Буля «Планета обезьян» и показанные в одноименном фильме, могут стать явью. Доцент Цутому Саваи (Tsutomu Sawai) сказал: «Это все еще слишком футуристично, но это не значит, что мы должны ждать, чтобы принять решение об этических принципах».

В середине 2020 года Национальные академии наук, инженерии и медицины США (NASEM) начали проведение научных исследований по выявлению возможных этических и юридических проблем, связанных с экспериментами на органоидах головного мозга человека.

Трудный путь познания

Морально-этические проблемы волнуют не только ученых-медиков, но и юристов, философов, писателей, режиссеров… и обычных людей. Казалось, что только старшее поколение помнит писателя-фантаста Александра Беляева («Голова профессора Доуэля»), только искусствоведы могут рассуждать о многогранности офорта Франсиско Гойи «Сон разума рождает чудовищ», – но, к счастью, и молодых интересует мнение выдающихся представителей человечества, их великие произведения, высказывания, исследования…     

Со времен Рене Декарта, французского философа Нового времени, естествоиспытателя и математика, многие исследователи пришли к выводу, что проблема сознания приобрела этический характер. Но решать труднейшие медицинские задачи, ставить цели спасения человечества от смертельных болезней ученые будут всегда. Остается надеяться, что баланс между великими научными идеями, открытиями во благо людей и моралью, гуманными отношениями в процессе исследований будет соблюден.