Медицинские технологии, опережающие время
Широкий спектр инновационных разработок в области медицины российские специалисты представили на II Форуме будущих технологий, состоявшемся в российской столице. Одно из заседаний форума было посвящено результатам, достигнутым в области регенеративной медицины, в развитии клеточных технологий.
Обсуждение открыла Анастасия Ефименко, заведующая лабораторией репарации и регенерации тканей Института регенеративной медицины МГУ имени М.В. Ломоносова. Она отметила, что сегодня ученым известны фундаментальные механизмы регенерации тканей. «Наши технические возможности позволяют выделять вовне организма различные типы клеток, включая стволовые, обеспечивающие обновление и восстановление тканей после повреждения, — констатировала Анастасия Ефименко. — Мы научились с ними работать, наращивать их, отбирать нужные субпопуляции и даже направленно их изменять, модифицируя их свойства и генетическую программу с помощью подходов редактирования генома. Все это, собственно, легло в основу развития такого направления, как клеточная терапия и использование клеток в качестве препаратов. И вот на сегодняшний день мы уже можем обсуждать первые клеточные продукты, в т. ч. разработанные в нашей стране».
Достижениями в сфере развития клеточных технологий поделилась Екатерина Воротеляк, руководитель лаборатории клеточной биологии Института биологии развития имени Н.К. Кольцова. Она сообщила, что Институт является разработчиком линейки дерматотропных продуктов, переданной индустриальному партнеру «Росбиомеду», который на базе Технополиса «Москва» организовал промышленное производство. В этой линейке три продукта — два аллогенных и один комбинированный, который предполагает использование аутологичных клеток и предназначен для лечения тяжелых ожогов.
Эксперт подчеркнула, что на основе имеющихся технологий можно восстановить не только двухкомпонентную кожу, но и кожу сложную, которая содержит придатки, в частности, волосяные фолликулы. Эти подходы интересны как пациентам, страдающим алопецией, так и бизнесу.
Как отметила Анастасия Ефименко, методы классической медицины не всегда оказываются эффективными и в терапии тяжелых незаживающих кожных ран, которые возникают чаще всего при нарушении питания кожных покровов. И здесь клеточная терапия может предложить свои решения, в частности, когда речь идет о диабетической стопе – осложнении сахарного диабета, при котором развиваются очень тяжелые язвы, практически лишенные возможности эффективного лечения.
Алексей Люндуп, директор научно-образовательного ресурсного центра «Клеточные технологии» Российского университета дружбы народов (РУДН), рассказал о результатах, полученных специалистами университета при разработке клеточных продуктов для решения проблемы диабетических язв. По его словам, к поиску подходов к их лечению ученые приступили уже больше 10 лет назад. «Мы “перебирали” различные типы клеток, способы их культивирования, тканевые источники, способы применения, и в конце концов наш поиск увенчался успехом, — отметил он. — В результате мы выбрали мезенхимальные стволовые клетки костного мозга и подобрали определенный диапазон, а в 2015 г. провели пилотное клиническое исследование в Сеченовском университете и получили очень интересный результат». Первым пациентом, в лечении которого применили клеточный препарат, стал больной с незаживающей в течение более 3 месяцев диабетической язвой стопы площадью 4,2 см2. Стандартная терапия ему не помогала. После применения клеточного препарата язва зажила на 18-е сутки, что вдохновило ученых на дальнейшие исследования. У следующего пациента площадь диабетической язвы стопы была значительно больше и составляла 20 см2, что уже считается очень большим повреждением при сахарном диабете. Этот больной также страдал от открытой раны более трех месяцев, и ему тоже не помогала стандартная терапия. После применения клеточного препарата язва зажила на 95-е сутки. «Мы поняли, как нам продвигаться дальше, и даже взяли пациентов с гигантскими язвами», — сообщил Алексей Люндуп. — Так, однократное использование нашего препарата у больного с язвой площадью 40 см2 обеспечило ее заживление за 150 дней».
Ученый также сообщил об отсутствии рецидивов язвы у пациентов, которых лечили клеточным препаратом. Проверка с участием дерматологов, врачей УЗИ и других специалистов, проведенная спустя 3 года после лечения, показала, что в месте прежнего поражения новых дефектов не возникало.
По словам эксперта, в настоящее время проводится оценка генетической безопасности данного препарата. Планируется, что через несколько лет он будет зарегистрирован и войдет в клиническую практику.
Алексей Люндуп также рассказал о развитии такого направления регенеративной медицины, как тканевая инженерия. Сначала в помощь стоматологам была разработана инженерная конструкция костной ткани на основе клеток десны. В дальнейшем эта технология получила развитие для применения в ортопедии и челюстно-лицевой хирургии. «Мы научились восстанавливать объемные дефекты костей, при этом скорость регенерации увеличилась в 2-2,5 раза, — сообщил эксперт. — А это значит, что сокращается срок восстановления. Более того, в некоторых случаях можно восстанавливать те дефекты, которые практически не восстанавливаются самостоятельно или даже с использованием остеопластических материалов. Это дало нам возможность в прошлом году вместе с Главным военным клиническим госпиталем им. академика Н.Н. Бурденко провести наши первые исследования, направленные на восстановление костей при минно-взрывных и огнестрельных ранениях».
Еще один важный проект РУДН реализует совместно с Эндокринологическим научным центром. Речь идет о лечении стопы Шарко — тяжелого осложнения сахарного диабета.
Кроме того, препарат тканевой инженерии может быть использован в пластической хирургии, в первую очередь в детской, и в онкологии при лечении саркомы, резекции пораженных органов.
Мария Лагарькова, генеральный директор Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина, рассказала о клеточных продуктах, которые центр разрабатывает в сотрудничестве со многими институтами и университетами. «Во-первых, это хрящевые клеточные продукты, которые могут применяться в ортопедии, в пластической хирургии и в травматологии при повреждении хряща, — сообщила она. — Мы разработали свою оригинальную технологию наращивания хряща за счет клеток, взятых у пациента, провели доклинические исследования и сейчас приступаем к клиническим исследованиям». По ее словам, при серьезном поражении хряща специалисты центра используют либо индуцированные плюрипотентные стволовые клетки пациента, которые дифференцируют в хрящ, либо аллогенный материал. Другая работа связана с клеточной терапией дегенеративных заболеваний глаз. ФНКЦ имени Ю.М. Лопухина в сотрудничестве с Национальным медицинским исследовательским центром глазных болезней имени Гельмгольца и с МНТК «Микрохирургия глаза» имени академика С.Н. Федорова работают над получением пигментного эпителия сетчатки, эндотелия роговицы и фоторецепторных клеток из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека. Это дает возможность получения как пациент-специфического, так и неродственного материала для трансплантаций. Так, например, пигментный эпителий сетчатки нужен для лечения возрастной макулярной дегенерации.
Илья Еремин, заместитель директора «Российского научного центра хирургии имени академика Б.В. Петровского» по научной работе, отметил, что в клинической практике достаточно часто возникает необходимость восстановления мышечной ткани, потенциал которой к регенерации ограничен или нарушен. Для этих целей специалисты Центра изучали клетки, которые получали из различных областей слизистой оболочки полости рта.
В ходе этой работы было показано, что из маленького, размером со спичечную головку, кусочка десны можно получить клетки, способные в специальных условиях превращаться в клетки кости, хряща или жировой ткани. «Однако самое интересное заключалось в другом, — отметил Илья Еремин. — Наши ученые обнаружили не описанный ранее в литературе феномен. Клетки, которые получали из определенной области десны, могли спонтанно формировать структурные элементы мышечной ткани. Мы детально исследовали структуру и особенности роста этих клеток, установили, какие белки они вырабатывают и какие гены в них активны. Найденные нами активные гены соответствовали генам, отвечающим за развитие мышцы. Таким образом, мы нашли новый доступный источник клеток, способных формировать мышцы».
По его словам, до этой находки мышечные клетки получали только из образцов биоптатов самой мышечной ткани, что является очень болезненной процедурой, требующей длительного восстановления. На экспериментальной модели повреждения мышцы специалисты Центра показали, что введение клеток десны значительно ускоряет процесс регенерации, который проходит без формирования рубца, с полным восстановлением функциональности. Кроме того, они обнаружили феномен слияния донорских клеток десны с существующими мышечными волокнами. «Все полученные нами данные позволяют рассматривать клетки десны как уникальную платформу для внутриклеточной доставки геннотерапевтических препаратов, а также донорской генетической информации и создания впоследствии биомедицинского клеточного продукта для лечения различных генетических заболеваний мышечной ткани и ускорения ее полноценного восстановления после повреждения», — констатировал Илья Еремин.
Еще одну актуальную тему затронула Ольга Степанова, руководитель лаборатории клеточной биологии и регенеративной медицины Национального медицинского исследовательского центра психиатрии и наркологии имени В.П. Сербского. Она рассказала о разработанных в Центре инновационных продуктах, предназначенных для лечения пациентов с травмой спинного мозга. По ее словам, основной вопрос, который сразу встал перед исследователями, был связан с поиском источника клеток, подходящих для регенерации нервной ткани. Учеными была выбрана обонятельная выстилка носа, получение которой является безопасной процедурой для пациента. После ее обработки, наращивания и культивирования клеток были получены обкладочные клетки. Это совершенно особый тип клеток. В обонятельной выстилке они находятся около нейронов, способствуют их выживаемости и проведению нервных импульсов. Расчет строился на том, чтобы взять эти клетки от родных нейронов, переместить их к нейронам, поврежденным в результате травмы, и ожидать их функционирования.
Далее на основе этих клеток был разработан биомедицинский клеточный продукт, который успешно прошел все доклинические испытания. И сейчас центр ожидает получения разрешения на проведение клинических исследований с участием пациентов с кистами спинного мозга.
Между тем оставался вопрос повышения эффективности разработанного продукта. С этой целью обкладочные клетки модифицировали и затем изучили на экспериментальных кистах спинного мозга у крыс.
«В результате нашей работы мы показали, что полученные нами модифицированные клеточные препараты улучшают двигательную активность задних конечностей крыс, — сообщила Ольга Степанова. — Причем они оказались более эффективными, чем немодифицированные клеточные продукты. Использование таких препаратов является крайне перспективным».
По словам Анастасии Ефименко, сегодня можно констатировать факт выхода регенеративной медицины на совершенно новый уровень, когда научные коллективы начинают взаимодействовать с индустрией. Практически все проекты, о которых говорилось на сессии, реализуются в сотрудничестве с индустриальными партнерами, заинтересованными в разработках, помогающих в создании той необходимой инфраструктуры, которая требуется для превращения экспериментальной разработки в клеточный продукт, возможный для применения в клинической практике. «И, конечно, очень здорово, что с прошлого года регенеративная медицина получила целевое государственное финансирование в рамках федерального проекта “Медицинская наука для человека”. — подчеркнула эксперт. — Несколько продуктов, о которых сегодня говорили, смогли значительно продвинуться на своем трансляционном пути благодаря поддержке этой программы. И мы надеемся, что это только начало».
Ирина Широкова
Широкий спектр инновационных разработок в области медицины российские специалисты представили на II Форуме будущих технологий, состоявшемся в российской столице. Одно из заседаний форума было посвящено результатам, достигнутым в области регенеративной медицины, в развитии клеточных технологий.
Обсуждение открыла Анастасия Ефименко, заведующая лабораторией репарации и регенерации тканей Института регенеративной медицины МГУ имени М.В. Ломоносова. Она отметила, что сегодня ученым известны фундаментальные механизмы регенерации тканей. «Наши технические возможности позволяют выделять вовне организма различные типы клеток, включая стволовые, обеспечивающие обновление и восстановление тканей после повреждения, — констатировала Анастасия Ефименко. — Мы научились с ними работать, наращивать их, отбирать нужные субпопуляции и даже направленно их изменять, модифицируя их свойства и генетическую программу с помощью подходов редактирования генома. Все это, собственно, легло в основу развития такого направления, как клеточная терапия и использование клеток в качестве препаратов. И вот на сегодняшний день мы уже можем обсуждать первые клеточные продукты, в т. ч. разработанные в нашей стране».
Достижениями в сфере развития клеточных технологий поделилась Екатерина Воротеляк, руководитель лаборатории клеточной биологии Института биологии развития имени Н.К. Кольцова. Она сообщила, что Институт является разработчиком линейки дерматотропных продуктов, переданной индустриальному партнеру «Росбиомеду», который на базе Технополиса «Москва» организовал промышленное производство. В этой линейке три продукта — два аллогенных и один комбинированный, который предполагает использование аутологичных клеток и предназначен для лечения тяжелых ожогов.
Эксперт подчеркнула, что на основе имеющихся технологий можно восстановить не только двухкомпонентную кожу, но и кожу сложную, которая содержит придатки, в частности, волосяные фолликулы. Эти подходы интересны как пациентам, страдающим алопецией, так и бизнесу.
Как отметила Анастасия Ефименко, методы классической медицины не всегда оказываются эффективными и в терапии тяжелых незаживающих кожных ран, которые возникают чаще всего при нарушении питания кожных покровов. И здесь клеточная терапия может предложить свои решения, в частности, когда речь идет о диабетической стопе – осложнении сахарного диабета, при котором развиваются очень тяжелые язвы, практически лишенные возможности эффективного лечения.
Алексей Люндуп, директор научно-образовательного ресурсного центра «Клеточные технологии» Российского университета дружбы народов (РУДН), рассказал о результатах, полученных специалистами университета при разработке клеточных продуктов для решения проблемы диабетических язв. По его словам, к поиску подходов к их лечению ученые приступили уже больше 10 лет назад. «Мы “перебирали” различные типы клеток, способы их культивирования, тканевые источники, способы применения, и в конце концов наш поиск увенчался успехом, — отметил он. — В результате мы выбрали мезенхимальные стволовые клетки костного мозга и подобрали определенный диапазон, а в 2015 г. провели пилотное клиническое исследование в Сеченовском университете и получили очень интересный результат». Первым пациентом, в лечении которого применили клеточный препарат, стал больной с незаживающей в течение более 3 месяцев диабетической язвой стопы площадью 4,2 см2. Стандартная терапия ему не помогала. После применения клеточного препарата язва зажила на 18-е сутки, что вдохновило ученых на дальнейшие исследования. У следующего пациента площадь диабетической язвы стопы была значительно больше и составляла 20 см2, что уже считается очень большим повреждением при сахарном диабете. Этот больной также страдал от открытой раны более трех месяцев, и ему тоже не помогала стандартная терапия. После применения клеточного препарата язва зажила на 95-е сутки. «Мы поняли, как нам продвигаться дальше, и даже взяли пациентов с гигантскими язвами», — сообщил Алексей Люндуп. — Так, однократное использование нашего препарата у больного с язвой площадью 40 см2 обеспечило ее заживление за 150 дней».
Ученый также сообщил об отсутствии рецидивов язвы у пациентов, которых лечили клеточным препаратом. Проверка с участием дерматологов, врачей УЗИ и других специалистов, проведенная спустя 3 года после лечения, показала, что в месте прежнего поражения новых дефектов не возникало.
По словам эксперта, в настоящее время проводится оценка генетической безопасности данного препарата. Планируется, что через несколько лет он будет зарегистрирован и войдет в клиническую практику.
Алексей Люндуп также рассказал о развитии такого направления регенеративной медицины, как тканевая инженерия. Сначала в помощь стоматологам была разработана инженерная конструкция костной ткани на основе клеток десны. В дальнейшем эта технология получила развитие для применения в ортопедии и челюстно-лицевой хирургии. «Мы научились восстанавливать объемные дефекты костей, при этом скорость регенерации увеличилась в 2-2,5 раза, — сообщил эксперт. — А это значит, что сокращается срок восстановления. Более того, в некоторых случаях можно восстанавливать те дефекты, которые практически не восстанавливаются самостоятельно или даже с использованием остеопластических материалов. Это дало нам возможность в прошлом году вместе с Главным военным клиническим госпиталем им. академика Н.Н. Бурденко провести наши первые исследования, направленные на восстановление костей при минно-взрывных и огнестрельных ранениях».
Еще один важный проект РУДН реализует совместно с Эндокринологическим научным центром. Речь идет о лечении стопы Шарко — тяжелого осложнения сахарного диабета.
Кроме того, препарат тканевой инженерии может быть использован в пластической хирургии, в первую очередь в детской, и в онкологии при лечении саркомы, резекции пораженных органов.
Мария Лагарькова, генеральный директор Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина, рассказала о клеточных продуктах, которые центр разрабатывает в сотрудничестве со многими институтами и университетами. «Во-первых, это хрящевые клеточные продукты, которые могут применяться в ортопедии, в пластической хирургии и в травматологии при повреждении хряща, — сообщила она. — Мы разработали свою оригинальную технологию наращивания хряща за счет клеток, взятых у пациента, провели доклинические исследования и сейчас приступаем к клиническим исследованиям». По ее словам, при серьезном поражении хряща специалисты центра используют либо индуцированные плюрипотентные стволовые клетки пациента, которые дифференцируют в хрящ, либо аллогенный материал. Другая работа связана с клеточной терапией дегенеративных заболеваний глаз. ФНКЦ имени Ю.М. Лопухина в сотрудничестве с Национальным медицинским исследовательским центром глазных болезней имени Гельмгольца и с МНТК «Микрохирургия глаза» имени академика С.Н. Федорова работают над получением пигментного эпителия сетчатки, эндотелия роговицы и фоторецепторных клеток из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека. Это дает возможность получения как пациент-специфического, так и неродственного материала для трансплантаций. Так, например, пигментный эпителий сетчатки нужен для лечения возрастной макулярной дегенерации.
Илья Еремин, заместитель директора «Российского научного центра хирургии имени академика Б.В. Петровского» по научной работе, отметил, что в клинической практике достаточно часто возникает необходимость восстановления мышечной ткани, потенциал которой к регенерации ограничен или нарушен. Для этих целей специалисты Центра изучали клетки, которые получали из различных областей слизистой оболочки полости рта.
В ходе этой работы было показано, что из маленького, размером со спичечную головку, кусочка десны можно получить клетки, способные в специальных условиях превращаться в клетки кости, хряща или жировой ткани. «Однако самое интересное заключалось в другом, — отметил Илья Еремин. — Наши ученые обнаружили не описанный ранее в литературе феномен. Клетки, которые получали из определенной области десны, могли спонтанно формировать структурные элементы мышечной ткани. Мы детально исследовали структуру и особенности роста этих клеток, установили, какие белки они вырабатывают и какие гены в них активны. Найденные нами активные гены соответствовали генам, отвечающим за развитие мышцы. Таким образом, мы нашли новый доступный источник клеток, способных формировать мышцы».
По его словам, до этой находки мышечные клетки получали только из образцов биоптатов самой мышечной ткани, что является очень болезненной процедурой, требующей длительного восстановления. На экспериментальной модели повреждения мышцы специалисты Центра показали, что введение клеток десны значительно ускоряет процесс регенерации, который проходит без формирования рубца, с полным восстановлением функциональности. Кроме того, они обнаружили феномен слияния донорских клеток десны с существующими мышечными волокнами. «Все полученные нами данные позволяют рассматривать клетки десны как уникальную платформу для внутриклеточной доставки геннотерапевтических препаратов, а также донорской генетической информации и создания впоследствии биомедицинского клеточного продукта для лечения различных генетических заболеваний мышечной ткани и ускорения ее полноценного восстановления после повреждения», — констатировал Илья Еремин.
Еще одну актуальную тему затронула Ольга Степанова, руководитель лаборатории клеточной биологии и регенеративной медицины Национального медицинского исследовательского центра психиатрии и наркологии имени В.П. Сербского. Она рассказала о разработанных в Центре инновационных продуктах, предназначенных для лечения пациентов с травмой спинного мозга. По ее словам, основной вопрос, который сразу встал перед исследователями, был связан с поиском источника клеток, подходящих для регенерации нервной ткани. Учеными была выбрана обонятельная выстилка носа, получение которой является безопасной процедурой для пациента. После ее обработки, наращивания и культивирования клеток были получены обкладочные клетки. Это совершенно особый тип клеток. В обонятельной выстилке они находятся около нейронов, способствуют их выживаемости и проведению нервных импульсов. Расчет строился на том, чтобы взять эти клетки от родных нейронов, переместить их к нейронам, поврежденным в результате травмы, и ожидать их функционирования.
Далее на основе этих клеток был разработан биомедицинский клеточный продукт, который успешно прошел все доклинические испытания. И сейчас центр ожидает получения разрешения на проведение клинических исследований с участием пациентов с кистами спинного мозга.
Между тем оставался вопрос повышения эффективности разработанного продукта. С этой целью обкладочные клетки модифицировали и затем изучили на экспериментальных кистах спинного мозга у крыс.
«В результате нашей работы мы показали, что полученные нами модифицированные клеточные препараты улучшают двигательную активность задних конечностей крыс, — сообщила Ольга Степанова. — Причем они оказались более эффективными, чем немодифицированные клеточные продукты. Использование таких препаратов является крайне перспективным».
По словам Анастасии Ефименко, сегодня можно констатировать факт выхода регенеративной медицины на совершенно новый уровень, когда научные коллективы начинают взаимодействовать с индустрией. Практически все проекты, о которых говорилось на сессии, реализуются в сотрудничестве с индустриальными партнерами, заинтересованными в разработках, помогающих в создании той необходимой инфраструктуры, которая требуется для превращения экспериментальной разработки в клеточный продукт, возможный для применения в клинической практике. «И, конечно, очень здорово, что с прошлого года регенеративная медицина получила целевое государственное финансирование в рамках федерального проекта “Медицинская наука для человека”. — подчеркнула эксперт. — Несколько продуктов, о которых сегодня говорили, смогли значительно продвинуться на своем трансляционном пути благодаря поддержке этой программы. И мы надеемся, что это только начало».
Ирина Широкова
