Перспективные направления научных исследований Института медицинских клеточных технологий
Перспективные научные исследования в области медицинских клеточных технологий
Леонтьев С.Л.
УДК 616-092.4/.9
ГУЗ «Институт медицинских клеточных технологий», г. Екатеринбург
Когда в начале ХХ века русский биолог Александр Максимов, исследуя процессы кроветворения, обнаружил пожизненно сохраняющиеся недифференцированные клетки, названные им ≪стволовыми, вряд ли он мог предположить, что стоит на пороге величайшего открытия в биологии, поставленного в конце ХХ века журналом ≪Science≫ в один ряд по значимости с расшифровкой двойной спирали ДНК и программы ≪Геном человека. В начале 60-х появились публикации о содержании в пуповинной крови факторов, подавляющих канцерогенез.
В середине 60-х годов советские ученые А.Я. Фриденштейн и И.Л. Чертков закладывают основы науки о стволовых клетках (СК) костного мозга. Уже более трех десятков лет клиническая медицина широко использует способность стволовых кроветворных клеток восстанавливать кроветворение. Пересадка костного мозга, а также стволовых кроветворных клеток, полученных из периферической и пуповинной крови, спасла жизни тысяч больных [2].
В конце века появились работы о способности СК взрослого организма к дифференцировке в клетки не только тканей их существования, но и многих других тканей. Фактически речь идет о возможности использования СК [их предполагаемой тотипотентности] для лечения деструктивных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона, Альцгеймера, инфаркт миокарда, диабет, гепатит, поражения суставов, переломы костей, атрофия межпозвоночных дисков и т. д. [3]. В экспериментальных научных исследованиях подтверждается потенциальная способность нейрональных СК из головного мозга взрослых и эмбриональных СК служить источником клеточной трансплантации в качестве нейронных заместителей [1].
Обнадеживающие результаты тканевой регенерации СК на животных моделях при сердечных заболеваниях привели к первым клиническим исследованиям [4].
Описано несколько результатов клинических исследований, свидетельствующих о замещении СК поврежденных кардиомиоцитов после инфаркта миокарда. Одно из первых рандомизированных, контролируемых исследований было проведено Wollert и соавторами. Шестидесяти пациентам с острым ИМ вводились аутологичные клетки путем интракоронарной инфузии. При катамнезе через шесть месяцев у пациентов, получавших инфузию СК, отмечалось значительное улучшение функции левого желудочка по сравнению с контрольной группой [6].
Группа ученых из Университета Миннесоты (США) сумела из человеческих эмбриональных СК создать NK-клетки, способные уничтожать определенные виды раковых клеток in vitro.
Согласно отчетам исследовательской группы из Университета Альберты в Эдмонтоне (США), у семи пациентов после трансплантации аллогенных панкреатических островков была получена пролонгированная независимость от инсулина при сахарном диабете [5].
Актуальность этих данных и внимание общественности к ним понятны. В то время, как в ходе серьезных научных исследований изучается вопрос возможности терапии СК, околонаучные и коммерческие структуры дискредитируют как идею, так и ее результаты, практически используя непроверенные и нелицензированные методы клеточной терапии.
К сожалению, Свердловская область не стала исключением, и у нас также большое число пациентов пострадало от недостоверной рекламы, иногда от откровенного обмана под вывеской ≪лечения стволовыми клетками. Между тем область располагает достаточным научным и клиническим потенциалом как для проведения фундаментальных исследований, так и для разработки и внедрения современных и перспективных технологий лечения.
В соответствии с Указом губернатора Свердловской области от 29.06.2005 в системе здравоохранения области создано государственное учреждение Центр организации специализированных видов медицинской помощи ≪Институт медицинских клеточных технологий≫.
Приоритетными задачами института являются:
– сбор и анализ информации о современных мировых исследованиях в сфере клеточных и иных биотехнологий;
– стратегическое планирование и оказание помощи в проведении научно-исследовательской работы в области биотехнологий;
– разработка экспериментальных моделей, осуществление научных исследований, клиническая адаптация и внедрение в практику эффективных методов клеточной терапии;
– противодействие путем компетентной экспертизы распространению научно-необоснованных, опасных для здоровья методов клеточной терапии;
– подготовка и распространение в средствах массовой информации достоверных и подтвержденных материалов о клеточных технологиях и возможностях их применения с целью защиты населения и борьбы с псевдомедицинскими заблуждениями, имеющими общественную опасность;
– участие в российских и международных научных и клинических исследованиях в области клеточных технологий и биотехнологий.
Перспективный план основных направлений научно-исследовательских работ института формировался, во-первых: на основании анализа российского и зарубежного опыта, отражающего достижения в области изучения возможности использования стволовых клеток в лечении различных заболеваний, во-вторых, с учетом научного потенциала уже работающих или вновь создаваемых в клиниках и НИИ области творческих научных коллективов и групп.
В перспективном плане исследований присутствуют как фундаментальные, так и клинические направления. Часть разделов сформулированы достаточно подробно с перечислением основных этапов или сегментов исследования, что свидетельствует об определенной уже проделанной в этом направлении работе. Часть исследований носит поисковый характер, в них вновь сформированные научные коллективы находятся на начальных этапах работ. Сформированный таким образом перспективный план рассчитан на 3–5 летний период и содержит следующие направления:
1. Проведение фундаментальных и прикладных исследований в области эмбриональных стволовых клеток человека (ЭСК) – разработка методов получения ЭСК, первичное и длительное культивирование, создание клеточных линий, идентификация ЭСК в культуре и дифференцировка, организация криобанка репродуктивных клеток.
2. Изучение дифференцировочных потенций мезенхимальных стволовых клеток (МСК) и возможностей использования полученных клеточных культур для трансплантации – отработка технологии выделения МСК из различных источников, изучение дифференцировочных потенций культивируемых МСК, разработка технологии применения МСК при различных заболеваниях, изучение условий обеспечения безопасности клеточной терапии.
3. Исследование и направленная модификация свойств полипотентных стволовых клеток человека и животных в условиях нормы и патологии, старения физиологического и ускоренного в разных возрастных группах с целью изучения возможности существенного приостановления процесса старения организма и увеличения периода активной жизнедеятельности.
4. Использование клеточных технологий для диагностики и лечения онкологических, гематологических, иммунологических заболеваний.
5. Заготовка, консервация и хранение клеток пуповинной крови для проведения аллогенной/аутологичной трансплантации гемопоэтических клеток-предшественников.
6. Использование клеточных технологий в репаративной и корригирующей терапии заболеваний нервной системы.
7. Комплексное изучение возможности применения в клинике клеточной терапии с использованием прогенеторных и дифференцированных клеток для лечения сахарного диабета и его осложнений.
8. Комплексное изучение клинических перспектив клеточной терапии заболеваний сердца.
9. Изучение влияния СК на больных с экзо- и эндотоксикозами, оценка возможностей стволовых клеток в заместительной терапии зависимостей разного генеза.
На основании перспективного плана научных исследований формируются годовые планы, которые ежегодно выносятся на утверждение ученым советом института и под которые будет рассчитываться финансирование. Утверждение годовых тем предполагается производить на конкурсной основе с учетом соответствия перспективным направлениям научно-исследовательских работ института, сформированного научного коллектива, необходимой материальной и лабораторной базы, ожидаемых результатов и так далее. Под выполнение конкретной работы может создаваться временный научный коллектив, куда могут входить не только штатные сотрудники института.
Исходя из изложенных направлений научных исследований, организационная структура научной части института сформирована в четыре отдела, объединяющих лаборатории, работающие в одном научно-исследовательском цикле или в одной проблематике, и пять самостоятельных лабораторий, тематика исследований которых представляет на данный момент самостоятельное направление, хотя в дальнейшем не исключена их интеграция в составе существующих или новых отделов:
1. Отдел репродуктивных технологий с банком репродуктивных клеток.
2. Отдел онкологии, гематологии и трансплантации с банком пуповинной крови, который входит в состав отдела только на этапе организации и в последующем, безусловно, станет самостоятельным подразделением, стратегически крайне важным для обеспечения научной и практической деятельности института.
3. Отдел клеточных технологий в неврологии и нейрохирургии.
4. Отдел геронтологии и гериатрии.
5. Лаборатория молекулярных медицинских технологий.
6. Экспериментальная лаборатория биотехнологий.
7. Лаборатория гематотоксикологии.
8. Лаборатория эндокринных заболеваний.
9. Лаборатория клеточной терапии зависимостей химической и нехимической природы.
Сформированный в составе перечисленных лабораторий и отделов научный коллектив укомплектован высококвалифицированными специалистами. Участие в работе коллектива подтвердили два члена-корреспондента РАМН, семь докторов наук, девять кандидатов.
Кроме перечисленных подразделений, для проведения полноценных научных исследований и экспериментов в институте планируется создание собственного вивария, обустроенного и оснащенного в соответствии с современными требованиями.
Совершенно очевидно, что для реализации запланированных исследований и получения научных результатов с последующим их практическим применением институту необходима серьезная материальная база. Безусловно, было бы непрактичным и расточительным отказаться от использования уже существующего в научных учреждениях и учреждениях здравоохранения области потенциала в той части, в какой имеющееся оборудование и оснащение могут быть применены для исследований в области клеточных технологий. В частности, значительная часть работ отдела онкологии, гематологии и трансплантации может быть выполнена на базе построенного по инициативе губернатора Свердловской области центра онкологии и гематологии в областной детской клинической больнице, оснащенного самым современным оборудованием для проведения трансплантационных технологий. Однако в перспективе, говоря о развитии института клеточных технологий и как учреждения здравоохранения, и как важнейшего научно-практического направления, необходимо планировать строительство собственной научной и клинической базы.
Обобщая перспективные направления научных исследований института и опираясь на имеющийся научный кадровый потенциал, можно сделать однозначный вывод о формировании на уровне регионального здравоохранения серьезной научно-практической единицы, способной внести существенный вклад в развитие медицинской науки в области клинического применений клеточных технологий.