Клеточные технологии в медицине

В этом месяце отмечались сразу два праздника, связанных с наукой: 8 февраля – День российской науки и 11 февраля – Международный день женщин и девочек в науке. Немногие знают, что в Якутии еще в 1995 году была создана общественная организация «Лига женщин-ученых Якутии». Деятельность Лиги направлена на содействие научному росту и социальной поддержки женщин-ученых. В настоящее время организация объединяет более 700 членов, в том числе 77 докторов и 459 кандидатов наук.

Мы решили поговорить с одним из членов Лиги женщин-ученых Якутии – доктором медицинских наук, профессором кафедры общественного здоровья и здравоохранения, общей гигиены и биоэтики, а также заведующей научно-исследовательской лабораторией клеточных технологий и регенеративной медицины Медицинского института СВФУ им. М.К. Аммосова Айталиной ГОЛЬДЕРОВОЙ.

У Айталины Семеновны несколько сфер научных интересов: адаптация к условиям Севера; иммунная система; воздействие холода на организм; общественное здоровье и здравоохранение; клиническая лабораторная диагностика, и клеточные технологии – вот как раз об этом и был наш разговор.

– Айталина Семеновна, объясните, пожалуйста, что такое клеточные технологии, и в каких областях медицины они сегодня применяются?

– Клеточные технологии – это совокупность различных методов, направленных на выделение отдельных типов клеток из какой-либо ткани, их культивирование (выращивание in vitro – в пробирке) с целью увеличения количества клеток и получения клеточных культур, чтобы в последующем использовать их в научных или медицинских целях.

Клеточная культура – это клетки (клетки животных или человека, принадлежащие одной ткани), выращиваемые in vitro – обычно в пластиковых флаконах, планшетах или чашках Петри в специальной питательной среде при контролируемой температуре, влажности и уровне углекислого газа.

Работа с клеточными культурами проходит в пять этапов: подготовка и выделение клеток; выращивание и масштабирование; анализ и определение клеток (типирование и описание); культивирование и сбор материала; хранение.

Теоретически нет ограничений на виды заболеваний, которые можно лечить с помощью клеточной терапии. Она применима для лечения многих врожденных и возраст-зависимых заболеваний, таких как: онкология, болезни сердца, аутоиммунные заболевания, болезни нервной, иммунной, кровеносной, костной системы, заболевания обмена веществ, дегенеративных заболеваний мышечной системы, травм, ожогов и многих других. В настоящее время эта область медицины бурно развивается, в мире проводится множество исследований клеточной терапии.

Есть три источника клеток для терапевтических целей:

– Аутологичные – органы, ткани или клетки, имеющие происхождение из организма самого пациента. Аутологичные означает свои собственные. Аутологичные клетки не отторгаются организмом, поскольку несут «родной» набор антигенов, не вызывающий реакции отторжения.

– Аллогенные клетки – это клетки, полученные от донора, например, клетки костного мозга или пуповинной крови. 

– Ксеногенные – это ткань или органы, полученные от другого биологического вида.

Стоит отметить, что у применения клеточных технологий в медицине в настоящее время есть как достоинства, так и недостатки. Достоинства: возможность терапии при неэффективности лекарственных средств; высокая эффективность; индувидуализированность терапии. Недостатки: высокая стоимость; сложная логистика; сложность производства; сложность регистрации; высокие затраты на разработку.

– Многие наши читатели, наверное, слышали про применение в медицине стволовых клеток. Относится ли это к клеточным технологиям, и как это работает?

– Стволовые клетки – это недифференцированные клетки, способные как к самоподдержанию, так и к дифференцировке в зрелые специализированные клетки. Теоретически, это позволяет возобновить любой повреждённый орган. В современной медицине успешно используют стволовые клетки в качестве лечения.

Стволовые клетки применяют при лечении тяжелых форм врожденных иммунодефицитов, врожденных заболеваний метаболизма, при апластических анемиях, тяжелых радиоактивных облучениях. К заболеваниям, которые лечатся комбинацией лекарственных препаратов со стволовыми клетками, относятся: заболевания крови, инфаркт миокарда, инсульт, гепатиты, цирроз печени, сахарный диабет, бесплодие и еще около 100 болезней.

Ежегодно в мире проводится около 40 000 трансплантаций гемопоэтических стволовых клеток. В 57% случаев используются собственные (аутологические) стволовые клетки, а в 43% — донорские (алогенные) стволовые клетки.

Клеточная терапия преимущественно применяется в комбинации с другими лекарствами или хирургическим вмешательством. Однако есть заболевания, при которых трансплантация гемопоэтических стволовых клеток костного мозга или пуповинной крови — главный метод лечения.

Несмотря на то, что лечение с помощью стволовых клеток выглядит многообещающе в долгосрочной перспективе, ученые озабочены безопасностью процедур с введением стволовых клеток в организм человека. В процессе культивирования in vitro возможны генетические изменения стволовых клеток, которые могут приводить к онкогенной трансформации после трансплантации.

– Чем занимаются сотрудники научно-исследовательской лаборатории клеточных технологий и регенеративной медицины?

– Сотрудники нашей лаборатории с ноября 2020 года выполняют научно-исследовательский проект «Разработка новых биомедицинских клеточных продуктов», финансируемого из внебюджетных средств СВФУ. Проект рассчитан на три года. Перед нами поставлены три задачи:

– Разработать и внедрить технологию приготовления противоопухолевой вакцины на основе аутологичных дендритных клеток;

– разработка системы экстракорпоральной гемофильтрации с печеночной функцией на основе культивированных гепатоцитов человека;

– разработка эквивалентов кожи человека с использованием культивированных фибробластов и биорезорбируемой матрицы.

Целью нашего проекта является разработка биомедицинских клеточных продуктов. В настоящее время мы заняты накоплением научного материала. По полученным предварительным результатам были опубликованы несколько статей. Надо понимать, что любое научное исследование зависит от многих факторов: создание необходимых условий (оборудования, аппаратов) для культивирования клеток, поддержание стерильной среды, визиуализация и т.д. Определенное время занимает закупка реагентов и расходных материалов.

Коллектив научно-исследовательской лаборатории клеточных технологий и регенеративной медицины небольшой. Все сотрудники лаборатории проходили обучение в ведущих институтах, а также регулярно повышают квалификацию. Половина сотрудников являются совместителями, и часто бывает, что, например, экспериментальную работу мы начинаем поздно вечером после основной работы.

– Расскажите, пожалуйста, подробнее о последних разработках якутских ученых в области клеточных технологий? На слуху в прошлом году была история про полилактид – «искусственную кожу» и прототип искусственной печени человека. Как это работает?

– Большинство тканеинженерных заменителей живой кожи создают путем культивирования клеток кожи в лабораторных условиях и комбинирования их с подложкой. Применение эквивалентов кожи ускоряет заживление ран, уменьшает болевой синдром, воспаление, а также предотвращает образование рубцов, контрактуры или пигментных дефектов. Полилактид представляет собой полимерный материал из полимолочной кислоты, который обладает хорошей биосовместимостью. В экспериментах с лабораторными крысами были проведены серии опытов по оценке степени биоразлагаемости в тканях.

Целью создания экстракорпоральных биоискусственных систем поддержки печени является поддержание печеночных функций во время ожидания донорского органа и, в лучшем случае, обеспечение спонтанной регенерации печени без последующей трансплантации. Искусственные системы помогают пациенту лишь за счет дезинтоксикации (уменьшения токсинов) крови, тогда как биоискусственные устройства, благодаря наличию функциональных клеток, обеспечивают еще синтетическими и метаболическими функциями.

– Вы упомянули о разработке противоопухолевой вакцины. Что это за вакцина, как она будет работать, и причем здесь клеточные технологии?

– В настоящее время во всем мире и в России в частности, активно разрабатываются клеточные технологии на основе дендритных клеток, с помощью которых можно создать эффективный клеточный цитотоксический (разрушающий злокачественные клетки) ответ у пациентов с онкологическими заболеваниями.

Существующие клинические испытания показали, что дендритные клетки – перспективный инструмент для специфической иммунотерапии опухолей. Стандартные методы терапии, включая лучевую и химиотерапию, имеют ограниченную эффективность. В связи с этим разработка принципиально новых методов терапии онкологических заболеваний является актуальной задачей.

Использование иммунотерапии на основе аутологичных компонентов клеток (дендритно-клеточных вакцин – ДК-вакцин) показало свою эффективность при лечении распространенных форм злокачественных опухолей у взрослых, при этом объективный клинический ответ при ее применении достигает 30 %.

Суть метода заключается во введении пациенту популяций иммунных клеток, обладающих прямым противоопухолевым действием, либо модифицированных антигенпрезентирующих клеток, способных «обучить» собственные иммунные клетки пациента распознавать антигенные маркеры опухоли.

Несмотря на имеющийся положительный опыт применения биомедицинских клеточных продуктов для лечения онкологических заболеваний, в настоящий момент остается много нерешенных проблем как научных, так экономических и регуляторных, решение которых необходимо для успешного внедрения новых методов клеточной терапии.

– Каковы на Ваш взгляд перспективы развития этого направления в Якутии? Возможно, сейчас ведутся какие-то исследования? Чего ждать в будущем?

– За клеточной терапией будущее, и она откроет медицине недоступные прежде рубежи! Очень надеемся успешно завершить начатые нами исследования по клеточным технологиям в медицине, и что полученные нами разработки внесут свой вклад для лечения различных заболеваний.

Беседовала Анна БЕЗНОСОВА