С больного тела на здоровое: история несостоявшейся пересадки головы

в 8:02, , рубрики: FirstDEDIC, firstvds, биология, Биотехнологии, Блог компании FirstVDS, здоровье, Научно-популярное, нейронаука, нейрохирурги, нейрохирургия, пересадка головы, регенерация, Серджио Канаверо, эксперимент
С больного тела на здоровое: история несостоявшейся пересадки головы - 1

В 2015 году в российских СМИ прогремела новость: итальянский нейрохирург Серджио Канаверо собирается произвести первую в мире пересадку головы! Его пациентом должен был стать на тот момент 33-летний программист Валерий Спиридонов, прикованный к инвалидному креслу из-за спинальной мышечной атрофии.

Тогда возмущались врачи, физиологи и неврологи, тогда торжествовали трансгуманисты и биохакеры, тогда подогревали интерес журналисты, тогда все больше интересовались незаурядными планами хирурга простые обыватели.

Как мы знаем, история расставила все по своим местам: операция не состоялась. Зато теперь есть возможность спокойно объяснить, почему она и не могла быть проведена. Без тысяч недовольных и неаргументированных голосов: «Вы не понимаете! Он сможет! Еще сто лет назад не мечтали и о пришивании пальца, значит, в ближайшем будущем возможно все!». Рассмотрим же более детально предпосылки такой операции, ее сложности и существующие технологии, а также видение самого Канаверо.

Для чего вообще понадобилась пересадка головы – или по-научному cephalosomatic anastomosis (CSA)? В кейсе, за который взялся Канаверо, у пациента было редкое генетическое заболевание, приводящее к постепенной мышечной дегенерации и отказу внутренних органов. Действительно, CSA можно было бы рассматривать в этом случае как «операцию отчаяния», заменяя запрограммированную по сути смерть на некую рулетку – либо смерть в результате неудачной операции, либо жизнь как минимум не хуже качеством (тело у Спиридонова практически не функционировало к моменту, когда об операции заговорили). Сложно сказать, насколько востребованной была бы такая трансплантация в принципе, но все, что развивает медицину и технологии и в перспективе может помочь другим пациентам – несомненное благо.

А насколько это развивает медицину? Ассоциацией первого уровня для планируемой Канаверо операции, помимо навязших в зубах примеров из художественной литературы, были эксперименты советского хирурга Владимира Демихова.

Владимир Демихов с не двухголовой, но двухсердечной собакой Гришкой
Владимир Демихов с не двухголовой, но двухсердечной собакой Гришкой

Про его полузабытые трансплантации голов собакам в СССР в 1950–60-х вспомнили все. Да, Владимиром Петровичем были отработаны пионерские технологии, перенятые и развитые затем для трансплантации органов человека во всем мире. Что наводит неспециалиста на мысль: так значит, от животного до человека нужно сделать пресловутый один шаг? Осталось совсем немного,  учитывая современные успехи и технологическую оснащенность медицины. Но это не так. Демихов не заходил в своих опытах дальше сшивания сосудов и тканей, обеспечивая только бесперебойный доступ кислорода к мозгу и выживание ЦНС. Именно сохранение рефлекторных и когнитивных функций он демонстрировал в этих опытах – приживленные донорские головы двигались и даже пытались есть привычную пищу. Но в сухом остатке это – всего лишь функционирующая донорская голова.

В случае CSA необходимо решение качественно иной задачи – управляющая телом донорская голова. Успеть сшить магистральные сосуды, прочно скрепить позвонки, соединить пищеводы и трахеи – трудоемкие, но посильные задачи для обычной хирургии. Совсем другое дело – сохранение функций периферических нервов – двигательной, сенсорной.  Только при этом CSA вообще имеет смысл, а цель хоть немного оправдывает средства. Ведь иначе проще заменить отказывающие органы аппаратным поддержанием функции – вроде того же ИВЛ или искусственного сердца.

Для восстановления управления телом требуются хирургические техники по сшиванию нервов и способы помощи им в активной и быстрой регенерации. Существуют ли они на сегодняшний день? Принципиально – да. Заглянем в медицинскую литературу. Есть вполне четкий алгоритм действий для хирургии поврежденных нервов в конечностях – сокращенная цитата:

Существует четыре основных этапа реконструкции типа «конец к концу»— наиболее часто используемой методики восстановления нерва.

1) Концы нервов подготавливают, хирургически удаляя некротическую ткань, при необходимости сгибается сустав или проводят укорочение кости; 2) Концы нервов высвобождают для лучшей подвижности и подтягивают, оставляя между ними минимальный зазор; 3) Обеспечивают правильное соединение кровеносных сосудов и правильное позиционирование сшиваемых концов нервов по оси вращения; 4) Реконструируемый нерв сшивают наложением швов на эпиневрий, иногда сшивают отдельные группы нервных пучков. Это обычно предпочтительнее для крупных нервов, где сенсорные и двигательные волокна можно выделять и сшивать отдельно.

Общая схема регенерации аксонов при повреждении (слева) и различные способы сшивания нервов и их отдельных пучков (справа)
Общая схема регенерации аксонов при повреждении (слева) и различные способы сшивания нервов и их отдельных пучков (справа)

Там же оговариваются и возможные осложнения и ограничения. При такой операции главное – правильное совмещение оболочек пучков нервных волокон. Дистальный конец аксона (отрезок со стороны конечности, не содержащий тела клетки) погибнет, и новые должны будут регенерировать на его месте на всю длину. Регенерация аксонов пойдет с довольно впечатляющей скоростью 1-3 мм в сутки. То есть, грубо говоря, необходимо правильно совместить «кабель-каналы» – а отдельные «провода» прорастут туда самостоятельно. И здесь уже только остается надеяться на удачное прохождение регенерирующим аксоном места рассечения – не все они смогут преодолеть даже хирургически сшитый зазор. А при неправильном позиционировании, естественно, регенерация идет не по тому пути, причем у аксонов моторных нейронов есть преимущество в росте перед сенсорными. Все это может приводить к денервации органов, неполной двигательной функции и локальной потере чувствительности даже в случае успешной в целом регенерации нерва.

А теперь информация к размышлению: пучки моторных нейронов, иннервирующих человеческий бицепс, содержат 774 аксона.

А общее число моторных нейронов, чьи аксоны проходят через спинной мозг, составляет около полумиллиона! И это будет не отдельный нервный «шнур», хорошо видимый, топографически описанный и строго соответствующий той или иной функции, который можно высвободить, «зачистить концы» и сшить. Это широкий тракт нервной ткани, состоящий из плотно упакованных аксонов, на срезе которого «где-то в этой области» (на рисунке) расположены моторные нейроны. Насколько негативными будут последствия от смещения концов этой «колбасы» относительно друг друга даже на десятую долю миллиметра? Сколько аксонов донорской головы при этом не совпадут со своими проекциями на новом теле – почти все?

Нервные отростки, проходящие через спинной мозг. Аксоны чувствительных нейронов являются афферентными (по ним сигнал возвращается в мозг), обозначены синим. Аксоны нейронов двигательных путей – эфферентные (по ним сигнал идет к периферии) – обозначены красным. Площадь красных областей соответствует примерно полумиллиону плотно упакованных в пучки аксонов моторных нейронов.
Нервные отростки, проходящие через спинной мозг. Аксоны чувствительных нейронов являются афферентными (по ним сигнал возвращается в мозг), обозначены синим. Аксоны нейронов двигательных путей – эфферентные (по ним сигнал идет к периферии) – обозначены красным. Площадь красных областей соответствует примерно полумиллиону плотно упакованных в пучки аксонов моторных нейронов.

На эти вопросы Канаверо должен был ответить в самом начале. Проблему и пути ее решения он обобщил в виде проекта GEMINI по сшиванию спинного мозга. Необязательно откладывать ради этого чтение данной статьи, но все же рекомендуется посмотреть выступление Канаверо на TEDx:

Главными «звоночками» в его речи являются не амбициозность проекта и недостаток технических подробностей, а бравурная, даже самовосхваляющая подача. Канаверо вел себя как откровенный шоумен, хотя и является дипломированным профессионалом. Но работа на публику сделала свое дело. У специалистов возник сильный скепсис, но тему подхватили СМИ и общественность.

Нам из его выступления важно два момента: во-первых, его заявление об уникальных свойствах полиэтиленгликоля (ПЭГ) соединять между собой концы перерезанных нервных пучков. Во-вторых, он акцентирует внимание на том, что моторные нейроны в спинном мозгу имеют длинные отростки (аксоны), которые будут регенерировать медленно. Но он утверждает о наличии второго, дублирующего пути, который образован часто расположенными нейронами с короткими аксонами между ними, которые будут регенерировать значительно быстрее. Почему единственные технические подробности являются на самом деле слабыми местами проекта? Побудем скептиками.

В 1990-м году американские ученые Краузе и Биттнер показали, что нерв восстанавливается гораздо лучше, если соединить его концы с помощью ПЭГ. Это вещество эффективно склеивает поврежденные клеточные мембраны, и сильно повышает шанс на репарацию. Работа была сделана на червях, и не выходила за рамки научного эксперимента. Особо осторожны авторы в обсуждении своих результатов, говоря, что у млекопитающих этот процесс намного сложнее из-за меньшей толщины аксонов, и требует «исключительной точности позиционирования соединяемых концов». Канаверо же возносит в абсолют этот экспериментальный метод, и обработку соединяемых концов спинного мозга ПЭГ он делает краеугольным камнем всего проекта. Ничего плохого – просто запомним, что убедительно показать свойства ПЭГ было одной из задач Канаверо.

А вот со вторым громким заявлением не согласятся многие биологи и врачи. Наш герой утверждает: есть некий альтернативный моторный путь, образованный часто расположенными нейронами, чьи короткие аксоны будут регенерировать быстро. Что ж, разберем это утверждение.

Во-первых, само по себе сомнительно, что он приводит цитату из работы Леона Ларуэлля «La structure de la moelle épinière en coupes longitudinales» аж 1937 года. Тогда еще не были открыты многие современные методы вроде иммуногистохимии, еще неизвестна даже молекула ДНК – такая работа безнадежно стара, чтобы быть единственным отправным источником. Во-вторых, сейчас достоверно известно, что периферическая нервная система образована либо длинными аксонами нейронов из головного мозга, либо двумя нейронами, соединенными через промежуточный ганглий. Да, в ЦНС существуют интернейроны – передающие сигнал от одних нейронов к другим. Но даже гипотетически такая система будет слишком медленной для моторной функции из-за большого количества синапсов. Создается ощущение, что Канаверо специально выбирал, чем бы подкрепить свои соображения – и не нашел ничего убедительнее, чем монография почти 3/4-вековой давности.

Еще одна сильная, хотя и косвенная, аргументация против Канаверо – это простое логическое рассуждение: если бы его способ сращивания нервов с помощью ПЭГ масштабировался до спинного мозга, то мы бы уже сегодня жили в другом мире. Нет, не в мире пересаженных голов, а в мире счастливых людей, вставших из инвалидного кресла после спинальных травм. Эту задачу никто не решил до сих пор, и тысячи людей ежегодно необратимо инвалидизируются в результате травм. Если бы применение ПЭГ сулило реальную технологию репарации нервов, с 1990-го года ее бы уже развили в революционный метод лечения, но удивительным образом за четверть века никто не обратил на это внимания, кроме Канаверо…

Не правда ли, странная логика: ставить масштабную цель, где сложнейшая нерешенная проблема медицины заявлена просто как одна из задач? Все равно, что представить проект космической станции, где источником энергии будет термоядерный синтез – ну а чего, все остальные детали вроде ракеты-носителя, скафандров и жилых модулей разработаны до нас, осталась одна задача – да, сложная, но мы ведь сможем!

Проверим в публикациях по проекту GEMINI: смогли ли? Примерно с 2016 года Канаверо вошел в коллаборацию с азиатскими хирургами Рен Сяопином и Си-Юн Кимом. Первый является автором работ о трансплантации голов мышам, а также на «человеческой модели», то есть, трупном материале, о чем рассказывали в СМИ.

Пересадка головы на трупах состоялась, и неуспешной быть особо не могла. Нет, как раз-таки отработать все хирургические манипуляции и техники при CSA возможно только таким способом. И эта работа, наверное, наиболее качественная и практически значимая из всего GEMINI. Подробные иллюстрации, конкретные техники фиксации, сшивания и так далее . Но аксоны у трупа регенерировать, естественно, не будут, и для этого подойдут только опыты на животных. Каких успехов Сяопин достиг на животных? Для начала, под громкими словами Head Transplantation in Mouse Model скрывается короткая статья о пришивании головы одной мыши на другую мышь, с объединением кровеносной системы и сохранением жизненных показателей (ЭЭГ) донорской головы. Здесь Рен Сяопин просто воспроизвел на грызунах эксперименты Демихова и Уайта полувековой давности!

Более интересны работы Си-Юн Кима на крысах. В одном исследовании после разрезания спинного мозга и применения ПЭГ утверждается, что крысы двигали лапками в ответ на электрическую стимуляцию вибрисс.

Иллюстрация из статьи Рен Сяопина. В ответ на раздражение крыса шевелит задними конечностями
Иллюстрация из статьи Рен Сяопина. В ответ на раздражение крыса шевелит задними конечностями

Впечатляет, но… ничего не доказывает. Можно разрезать, скажем, весь жгут автомобильной проводки, скрутить его наобум заново и подключить к аккумулятору. Если при этом загорятся стоп-сигналы – вовсе не значит, что они подключены правильно, они просто получили электрический сигнал, правда непонятно, по какому пути.

В обзоре по проекту GEMINI в журнале Surgery говорится уже о восстановлении двигательной функции крыс. Видео в приложении к обзору – единственное доказательство результатов работы группы. На нем показана и операция рассечения спинного мозга, и ход заживления. Правда, не показано нанесение ПЭГ на место сращения спинного мозга, а также нет сравнения подвижности всех животных – есть только одна еле ползающая оперированная крыса, а также другая (с ушными метками, которых нет на других кадрах) крайне истощенная крыса в конце ролика. Что за животных мы видим, и с чем их поведение можно сравнить – неясно. Еще одна статья Си-Юн Кима (чувствительным людям ходить по ссылке не стоит) посвящена случаю восстановления одной собаки, у которой спинной мозг был перерезан не целиком, а на 90% «на глаз». Собаке, как утверждается, вернули способность ходить благодаря применению ПЭГ, но… контрольных животных для сравнения у нас нет.

Тем не менее, Канаверо в соавторстве с Реном в 2016-м выпускает итоговую статью с пафосным названием «Хьюстон, GEMINI приземлился» – довольно неуместные отсылки к космической программе США. Он красочно описывает, и как «ахнул при виде выздоровевших крыс» из статьи в Surgery журналист Associated Press, и успехи со сшитыми из двух мышами, и о перспективах применения ПЭГ. Ловко, как фокусник, втыкающий шпаги в ящик с ассистенткой, Канаверо создал иллюзию большой проделанной работы, обходя на деле все критические места. Но если разобраться в его запрятанных, подобно матрешкам, экспериментах по ссылкам в его же обзорах по GEMINI – становится ясно, что он не показал ничего важного и нового. Строго говоря, для такого радикального вмешательства, как CSA, у него нет вменяемой статистики эффективности на животных, не говоря уже о доклинических исследованиях. И это подразумевая, что мы безоговорочно доверяем его статьям, как они есть: например, что из всех опытов не были отобраны только удачные кейсы, не было не собак и крыс, которым не помог ПЭГ, и т. п.

Далее, как мы знаем из новейшей истории, случились странные вещи. Канаверо вроде бы объявил, что будет сотрудничать с китайскими хирургами и учреждениями, а значит, Спиридонов ему не подходит – дескать, неэтично пересаживать голову белого на тело азиата. Сам Спиридонов завел семью и решил посвятить время ей, а не играть в сомнительную рулетку со смертью. Яркая и скандальная история тихо потухла, как и положено любому скаму.

Итак, подытожим. То, что предлагал Канаверо – это пиар-проект, основанный на его убежденных высказываниях, что в рамках пересадки головы он походя решит одну из сложнейших нейрохирургических задач – сращение спинного мозга. Обозначая путь решения этой проблемы, он активно создавал мифологию, опираясь на отдельные, местами сомнительные исследования – детали мозаики, не образующие никакого системного подхода сами по себе.

Да, кстати, а что же делает Канаверо сейчас? А он вместе со старым товарищем Рен Сяопином переключился на новый проект – на упомянутые в статье спинальные травмы. Он собирается пересаживать уже не голову, а только участок спинного мозга взамен поврежденного. Это, конечно, уже меньше похоже на пиар-проект и более приближено к реальности, правда, полные рассечения спинного мозга тогда потребуются уже в двух местах, что вдвое повышает и риски для успешной регенерации. В общем, время идет, меняются планы и проекты, неизменным остается только уровень владения Канаверо графическими редакторами:

Слева: из презентации Канаверо на TEDx в 2015-м; справа – рисунок из его статьи от 2021 года
Слева: из презентации Канаверо на TEDx в 2015-м; справа – рисунок из его статьи от 2021 года

Стоит ли публично осуждать тщеславие и обвинять в хайпе подобных авантюристов от науки? Наверное нет, чтобы не подогревать лишний интерес к их проектам. А вот внимательно разбирать с точки зрения специалистов стоит, и не в форме дискуссий, а четко обозначая, что из сказанного ими реально, а что – ложь и подмена понятий. Ведь сознательное введение в заблуждение о чудодейственной технологии – серьезное преступление как минимум против медицинской этики.

Автор статьи @Vsevo10d


НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:

— 15% на все тарифы VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS.

Автор:
FirstJohn

Источник


* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js