Холодная революция

Целебные свойства холода известны с глубокой древности. Сегодня, когда набирает обороты криобиология, перед нами открываются поистине неограниченные возможности – от заморозки отдельных органов до… переноса личности человека на информационный носитель.

У истоков криобиологии стоял русский физик и биолог-экспериментатор Порфирий Бахметьев, в конце XIX века исследовавший явление анабиоза (состояния, при котором все процессы в организме столь замедлены, что видимые проявления жизни отсутствуют) при переохлаждении животных. Но еще раньше, в 1845 году, английский хирург Джеймс Арнотт использовал смесь люда и соли с температурой –24 °C для лечения пациентки с опухолью матки – оказалось, что столь значительное понижение температуры позволяет разрушить опухоль, одновременно давая анестетический эффект. Далее Арнотт не раз обращался к этому методу в лечении больных раком матки и молочной железы.

Лечение холодом

Первые кардинальные продвижения в криомедицине произошли в середине XX века, когда ученые открыли ряд криопротекторов — веществ, защищающих живые клетки от разрушающего воздействия замораживания. Вначале были обнаружены криопротекторные свойства глицерина, позже – диметилсульфоксида (ДМСО) и других химических соединений, позволившие замораживать, например, человеческую кровь.

Однако на повестке дня оставалась острая проблема – при всех методах заморозки межклеточная и внутриклеточная кристаллизация вызывала физические и химические повреждения тканей. С этим можно было бы бороться, повышая концентрацию криопротекторов, но тогда возрастала бы их токсичность. В конце 1980-х годов был сделан следующий шаг вперед: появилась прогрессивная методика сверхбыстрого замораживания – витрификация (от лат. vitrum – стекло: замороженные ткани становятся очень хрупкими), которая дала возможность сохранять эмбрионы человека, стволовые клетки, кровь, сперму, яйцеклетки и образцы тканей в течение десятилетий.

Современные специалисты научились осуществлять, например, обратную пересадку замороженных сегментов яичников при терапии онкозаболеваний, приводящей к разрушению яичника у женщины и, соответственно, к эндокринным проблемам. Их можно решить гормонотерапией, а можно — обратной пересадкой заранее сохранённых сегментов яичника. После лечения у женщины остается шанс забеременеть: в мировой практике зафиксированы случаи рождения здоровых детей.

В криотерапии для разных целей используется и умеренное понижение температуры тела — гипотермия, в частности для спасения новорожденных. В 2010 году английские врачи на несколько дней охладили до 30-33 °C четырехмесячного Финли Бёртона, чтобы после сложнейшей операции вернуть его сердце к нормальной работе.

В области криохирургии и криодеструкции опухолей врачам удалось получить очень интересные результаты. Практически бескровная криохирургия становится обнадеживающей альтернативой традиционным методам лечения. Весь вопрос — в разработке технических средств (криоинструментов), которые позволяют точечно, быстро и эффективно охлаждать опухоли, в том числе труднодоступные. Некротизация опухоли после её неоднократного замораживания и оттаивания приводит к активизации против неё иммунной системы организма, что может снизить опасность метастазов.

Исследования криобиологов находят применение не только в медицине – они уже внесли важный вклад и в освоение космоса, а в перспективе сделают длительные межпланетные путешествия легкими и необременительными для человеческой психики. Чтобы долететь до потенциальной «второй Земли», потребуются десятки и даже сотни лет, и вряд ли кто-то захочет провести годы в полете, так и не увидев цели своего странствия. А вот если космонавтов отправить в специальном криостате, то по прибытии на место они проснутся такими же молодыми и сильными.

В поиске ключей

Важнейшие задачи, к решению которых движутся криобиологи, – это криоконсервация органов для трансплантации и создание банков донорских органов. Сейчас пересадку органов можно производить в течение не более чем 24 часов после смерти донора.

Некоторое время назад важную роль в решении проблемы сохранения донорских органов пророчили методу, основанному на принципе кислородного голодания, с помощью которого удалось обратимо заморозить эмбрионы дождевого червя. Однако, по мнению биофизика, директора по науке компании «КриоРус» Игоря Артюхова, подобные методы хотя и открывают новые возможности для продления сохранности человеческих органов, но только на относительно короткое время. О месяцах и годах, необходимых для создания банков органов, в этом случае речи идти не может.

Неглубокое охлаждение эмбриона дождевого червя — дело нехитрое. Вполне возможно, он и в природе так зиму переносит. Есть организмы куда более крупные, например, некоторые лягушки в Африке и Австралии, которые способны вообще без охлаждения впадать в анабиоз и так пережидать сухие периоды, — именно здесь можно было бы поискать какие-то ключи. Но — увы! — этим практически не занимаются

— говорит Игорь Артюхов.

Действительно, природа демонстрирует поистине удивительные случаи выживания организмов в экстремально холодных условиях. Некоторые насекомые, круглые черви, лягушки и мелкие землеройные млекопитающие долгое время пережидают холода в анабиозе. Один из самых показательных примеров – сибирский углозуб, тритон, способный оживать после 90 лет анабиоза. Переносить низкие температуры ему удается благодаря тому, что его организм вырабатывает глицерин. Исследование живучести углозуба способно открыть перед нами новые неожиданные перспективы – не исключено, что это поможет найти какие-то дополнительные защитные механизмы и возможности, которые позволят длительно сохранять и человеческие органы. Например, какие-то вещества, блокирующие работу тех ферментов, что вызывают саморазрушение клеток.

Многие специалисты-трансплантологи следили за недавними биологическими опытами ученых, в ходе которых удалось заморозить и разморозить органы животных с сохранением их жизнеспособности. Доктор Амир Арав из Израиля осуществил замораживание с последующим восстановлением печени свиньи, успешно трансплантировав ее другому животному. А американский криобиолог Грегори Фэй, который в 1998 году определил комбинацию веществ, переводящих воду в безопасное для клеток стеклообразное состояние, в свою очередь, произвел обратимую витрификацию почек кролика. Изъятые у кроликов органы он заморозил до -130 °C, а после разморозки пересадил обратно — почки работали. Быть может, действительно не за горами время, когда появятся специальные банки замороженных органов, что позволит смягчить проблему с донорами?

Впрочем, как считают специалисты, говорить об однозначном успехе еще рано. В эксперименте Арава температуру печени не понижали до необходимой для длительного хранения органа. В печени удалось восстановить лишь 80-85% клеток, что не может гарантировать ее нормальную работу. То же самое и с пересаженной почкой кролика: ее жизненные функции после разморозки были далеки от идеальных.

По прогнозам экспертов, обратимая криоконсервация отдельных органов станет возможна при правильном подборе веществ-криопротекторов, режимов охлаждения и согревания. В этих направлениях работают и Фэй, и Арав, и многие другие специалисты. Разнообразие вариантов очень велико, и пока нет ясности, сколько времени потребуется, чтобы найти пути увеличения срока хранения органов. 

Когда это произойдет, следующей задачей станет сохранение уже не отдельных органов, а целых организмов. Новое развитие получит крионика — практика глубокой заморозки тела (или мозга) человека после смерти с целью его последующего оживления.

Машина времени

Если раньше говорить о «жизни после смерти» было уделом писателей-фантастов, то сегодня реальность подобных перспектив допускают передовые ученые. И ищут способы «выхода из анабиоза» нашедших покой в криостатах пациентов. Чтобы было почти как у Владимира Маяковского в пьесе «Клоп», главного героя которой случайно заморозили, а через 50 лет нашли, разморозили и оживили.

Полвека прошло с того момента, когда человечество впервые узнало о «крионике» из книги «Перспективы бессмертия» (1964) профессора физики Роберта Эттинджера. В своем труде он подробно описал, как можно продлить жизнь человеку, заморозив его после смерти, и вдохновил на крионирование профессора психологии из Лос-Анджелеса Джеймса Бедфорда. В 1967 году после смерти тот стал первым в мире криопациентом, погрузившимся в «холодный сон».

Одна из важнейших задач крионики — выработка оптимального режима вывода объекта из замороженного состояния.

На сегодняшний день в специальных криохранилищах при температуре -196 °C ждут воскрешения около 250 землян, в том числе более 30 россиян, и еще свыше 10 тысяч человек подписали контракты на крионирование. Люди верят в то, что наука будущего сможет возвратить их к жизни, и выкладывают за свою веру немалые суммы: стоимость в зависимости от типа услуги (например, желает клиент сохранить все тело или только мозг, надеясь обрести новое искусственное тело в будущем), варьируется от 12 тысяч до 200 тысяч долларов.

Как происходит крионирование? Тело насыщают криопротектором через кровеносные сосуды, кладут в капсулу криостата, наполняя ее жидким азотом. Процесс замораживания продолжается много дней, затем пациента располагают в специальной морозильной камере головой вниз, дабы в случае непредвиденного испарения азота мозг максимально долго оставался в холоде.

Уровень современной науки пока не дает возможности оживить обитателей криостатов. Однако есть надежда, что в будущем разработают совершенно новые методики размораживания, которые пока даже трудно вообразить – как ещё 30 лет назад никто не ждал появления смартфонов и социальных сетей.

Известный американский ученый, популяризатор нанотехнологий Эрик Дрекслер предположил, что оживлять людей, замороженных методами крионики, станут при помощи медицинских нанороботов – машин для ремонта клеток. Возможно, это будет «рой» микророботов, способных во взаимодействии друг с другом «ремонтировать» повреждённые ткани и клетки, например, восстанавливать травмированные ледяными кристаллами участки клеточных оболочек-мембран. Или же это будет единая система с миллионами щупалец-манипуляторов. Специалист в области наномедицины Роберт Фрейтас прогнозирует вероятную дату первого оживления криопациента — между 2040 и 2050 годами. «Отец» крионики Роберт Эттинджер, скончавшийся в 2011 году, был куда сдержаннее в прогнозах: по его мнению, более реальный срок возвращения к жизни клиента криофирмы – не раньше 2150 года.

В России идея крионирования нашла живой отклик около десятилетия назад. С 2005 года в Подмосковье функционирует компания «КриоРус», одна из трех крупнейших в мире компаний, занимающихся крионированием и сохранением клиентов (две другие Cryonics Institute и Alcor Life Extension Foundation — расположены в США).

До появления «КриоРус» возможность хранить в криостатах людей в России отсутствовала. И поэтому тела безвременно почивших охлаждали до допустимых температур и перевозили в США в Cryonics Institute, где уже проводили полноценную процедуру погружения в жидкий азот и оставляли в морозильных камерах до лучших времен. Сегодня в депозитариях российской компании находятся 34 человека, и более сотни подписали контракт на криосохранение в будущем.

В России, как и в подавляющем большинстве стран, юридические причины не дают возможность замораживать людей раньше остановки сердца, пока врач не констатирует смерть. А нужно ли человеку вообще давать право выбора времени крионирования, допустим, в тех случаях, когда официальная медицина признала его неизлечимо больным? «С моей точки зрения – да, — отвечает Игорь Артюхов. — Человек должен иметь право распоряжаться и своей жизнью, и своим телом, — иначе, что же ему вообще принадлежит?»

Игорь Артюхов считает, что крионика может помочь нам победить неизлечимые на сегодняшний день заболевания.

Битва за мозг

Если по каким-то причинам крионирование не состоялось вовремя, то специалисты предлагают сохранить ДНК человека, его генокод. Это можно сделать как при жизни, так и после смерти. ДНК содержит данные не только о врождённых особенностях конкретной личности, но и о предках этого человека. Однако, вся информация о его жизненном опыте, воспоминания содержатся только в клетках головного мозга – вот почему сторонники крионики именно мозг пытаются сохранить неповрежденным.

Задача эта не из легких, и над ее решением ученые бьются не одно десятилетие. Интересно, что эксперименты по замораживанию мозга, правда, не человека, а кошки, проводил еще в середине XX века японский ученый Исаму Суда. После оттаивания мозг хотя и был сильно поврежден, но ученые зафиксировали в нем наличие электрических импульсов. Это стало настоящей сенсацией.

С тех пор наука продвинулась не очень далеко. Энтузиасты «вечной жизни» предлагают и другой вектор развития: а почему бы не скопировать информацию с человеческого мозга на искусственный носитель? Если рассматривать личность человека как некий объем информации, материальным носителем которой является головной мозг, то, научившись сохранять конфигурацию нейронных сетей, мы сможем в дальнейшем восстанавливать личность по этой конфигурации.

Возможно, прямо сейчас в мире закладывается фундамент для научного прорыва в направлении копирования мозга, прежде всего благодаря двум крупнейшим суперпроектам: американскому BRAIN Initiative и европейскому Human Brain Project. 11-го октября в швейцарской Лозанне состоялось «пусковое» собрание организаторов европейского проекта, в котором участвует более 100 научных организаций из разных стран. А чуть ранее, в апреле, президент США Барак Обама заявил о выделении средств на американский проект, реализация которого начнется с 2014 года. В него также вложатся частные инвесторы; фактически исследования уже ведутся на их средства. Кроме этого, активно работает проект Blue Brain компании IBM и ряд других проектов меньшего масштаба.

В общем, можно сказать, что «битва за мозг» началась. Если упомянутые проекты будут продвигаться ожидаемыми темпами, то уже довольно скоро — в ближайшие десятилетия — появится возможность не только успешно восстанавливать поврежденный при криосохранении мозг, но и создавать на компьютерном носителе его цифровую копию. Дело техники потом разместить «мыслящий орган» в размороженном теле человека или же в новом искусственном. И только время расставит все точки над «i».

Досье Discovery

Криобиология (от греч. kryos — холод, мороз) — раздел биологии, изучающий воздействие низких (ниже 0 °C) и сверхнизких температур на живые организмы. Достижения криобиологии применяются на практике в криомедицине, основанной на лечении холодом. Наряду с криотерапией, подразумевающей охлаждение тех или иных органов, существует криохирургия, использующая низкие температуры для практически бескровной деструкции тканей и органов, особенно при операциях на головном мозге. Если цель криомедицины – укрепить человеческое здоровье, то сверхзадача крионики (практики замораживания только что умерших людей или животных до ультранизких температур и их дальнейшего сохранения в жидком азоте) – оживить «пациентов», как только технологии, которые позволят восстанавливать все функции организма после заморозки.

Автор: Анна Акулич, журнал Discovery