Клетки надо культивировать!

[Ch.] Расскажите об основных направлениях работы Центра клеточных технологий? [НМ]: У нашего Центра есть несколько направлений деятельности. Одно из них (и самое главное) — это фундаментальные исследования в области клеточной биологии. На основе фундаментальных знаний создаются клеточные продукты и клеточные технологии, которые будут реализованы в медицинской практике. Второе — это внедрение разработок и технологий, которые мы создаём в лабораториях, в медицину для лечения заболеваний человека. Еще очень важным направлением является подготовка квалифицированных кадров — мы реализуем его пока только своими силами, обучая студентов в лабораториях, или через стажировки научных сотрудников других организаций. Но ведем с вузами переговоры о создании специализированных образовательных программ, потому что работы по молекулярно-клеточной биологии требуют очень высокой квалификации и не только теоретической, но и практической направленности. Нельзя пригласить студента, и думать, что он сразу начнет работать и получать результаты мирового уровня. У него должна быть базовая подготовка клеточного биолога и умение работать с живыми клетками. Это — рутинная работа, но она должна делаться квалифицированно. Вторая часть — работа с медицинскими учреждениями и врачами, чтобы и они понимали, что дают новые технологии, что такое клеточные продукты и как с ними обращаться. Если говорить о фундаментальных исследованиях, то вся наша работа базируется на культивировании клеток животных и человека. Сейчас в основном мы работаем с клетками человека, поскольку они перспективны и важны для регенеративной медицины в будущем. Клетки надо содержать in vitro, культивировать. Эта процедура начинается с того, чтобы в медицинских организациях забрать образец ткани человека и из него получить линии тканеспецифичных клеток. Ведь мы работаем не просто с любыми клетками, а целенаправленно получаем те, которые будем использовать, скажем, для замещения утраченных тканей конкретных органов в дальнейшем. Клетки все очень разные и требуют разных условий содержания. Поэтому фундаментальная задача состоит в том, чтобы создать типовые клеточные тканеспецифичные модели, оценить их биологические характеристики и на их основе создавать клеточные продукты. На этих моделях также можно тестировать лекарства, предполагая, какие молекулярные механизмы могут быть вовлечены в патологические клеточные процессы. Когда мы говорим о болезнях, то мы должны найти те лекарства, которые будут воздействовать на целевые молекулы внутри клетки, менять механизмы или что-то исправлять. В этом случае важно иметь клеточные модели (они должны быть стандартными и храниться в криобанках), они же будут востребованы фармацевтическим компаниями, которые занимаются разработкой лекарств. В этом смысле очень перспективны модели кардиомиоцитов, которые разрабатываются для моделирования сердечно-сосудистых заболеваний. У нас в работе сейчас находятся клетки кожи — фибробласты и кератиноциты, эндотелиоциты и стволовые клетки различного происхождения. В организме человека, практически в каждом органе есть свой запас стволовых клеток, которые дифференцируются и работают на то, чтобы восстанавливать эти органы или бороться с теми неприятностями, которые могут возникать у больного. Поэтому перспективно использовать эти тканеспецифичные стволовые клетки, чтобы размножать их в лаборатории, дифференцировать и потом использовать для лечения пациента, когда его организм не справляется. Кроме того, перспективны, для фундаментальных исследований индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Это очень молодые клетки, с высоким потенциалом дифференцировки в клетки, практически, любой ткани. В институте у нас работает с такими клетками лаборатория под руководством член-корр. РАН, Алексея Николаевича Томилина. Наш Центр также развивает это направление. [Ch.] Для лечения каких заболеваний ваши клеточные продукты можно использовать? Несколько основных наименований вы можете перечислить? [НМ]: Да. Основные наши разработки начинались с того, что мы лечили пациентов с повреждёнными кожными покровами. Один из наших клеточных продуктов был зарегистрирован в России и использовался в клиниках в течение 5 лет (это «Эквивалент дермальный»). Было спасено и вылечено более 500 пациентов. Этот же продукт мы использовали для лечения трофических язв, преимущественно у пациентов с «диабетической стопой»: наша страна занимает первое место по ампутации конечностей, а эти хронические болезни фактически не вылечиваются. Наш клеточный продукт показал высокую эффективность. Департамент здравоохранения города Москвы сейчас заинтересован в том, чтобы перенести эту технологию в Москву, мы только что подписали трехстороннее соглашение вместе с Эндокринологическим диспенсером ДЗМ. Вторая тема — это офтальмологические заболевания. Сейчас мы работаем над решением проблемы, как восстанавливать роговицу глаза. Используем разные технологии и разрабатываем методики, связанные с использованием индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Совместно с Военно-медицинской академией отрабатываем технологии применения клеточных продуктов на экспериментальных животных. Кроме того, мы контактируем с Институтом фтизиопульмонологии, поскольку у них стоят задачи восстановления тканей органов у туберкулёзных больных. Это очень важная проблема для большой популяции людей, больных туберкулезом. Мы уже отработали технологию восстановления тканей мочевого пузыря в экспериментах на моделях-животных, результаты опубликованы в престижных зарубежных журналах. Сейчас проводим работы по восстановлению уретры, они еще более важны, поскольку пока нет эффективных методов лечения. Также есть проблемы остеозамещения. Мы работаем с восстановлением костной ткани и с тестированием различных материалов (матриц-носителей) и имплантов. Это означает, что надо проверить материал импланта на биосовместимость с теми клетками, которые мы на него сажаем, чтобы затем трансплантировать его и оценить эффективность применения. И здесь очень важны материалы, биодеградация имплантов, степень совмещения с клетками и т. д. Всё это требует междисциплинарного подхода — мы должны много знать о клетках, материалах, безопасности применения. В Центре у нас работает группа, занимающаяся созданием матриц (или, иначе, скаффолдов), которые мы делаем для тканеинженерных продуктов. Это очень важно при создании технологий тканезамещения. [Ch.] Скаффолд — это основа, на которую наносят клеточные продукты? [НМ]: Да, скаффолд — это матрица, на которую наносятся клетки. Клетки недостаточно просто «закапать» в организм, их надо нанести на матрицу-носитель, а потом перенести в организм в точку приложения. Скаффолд должен обладать определёнными параметрами: быть пригодным для определенного типа клеток, эластичностью, жесткостью. Для этого применяются специальные методы измерения характеристик подобных скаффолдов. Хороший скаффолд позволяет клеткам нормально функционировать. Сейчас, например, мы работаем совместно с Люксембургским центром биомедицины, который заказал нам разработать скаффолды определенных параметров для нейронов. Мы успешно работаем и в этом направлении, проводим поиск оптимальных вариантов. [Ch.] А какие из препаратов уже внедрены в клинику? [НМ]: Один из препаратов, о котором я коротко сказала, у нас внедрён в клинику — это «Эквивалент дермальный». Он известен и прессе, поскольку был разрешён к применению Минздравом Российской Федерации, потом был период, когда разрешение закончилось, но еще не было правил и регламентирующих установок для его перерегистрации (у него был ограниченный, пятилетний срок регистрации). Сейчас новый закон о биомедицинских клеточных продуктах предписывает нам заново провести доклинические и клинические исследования. Очень длинный путь. После этого, получив тот же продукт уже в условиях GMP, чего требует ФЗ-180, можно будет передать в «клинику». Сейчас мы можем использовать этот продукт в очень ограниченных случаях, когда речь идёт о жизнесбережении пациентов. Тогда этические комитеты медицинских учреждений могут принимать такие решения. Но для широкой практики пока не можем. Нам понадобится найти финансирование на прохождение всего пути регистрации продукта с начала. Это займет как минимум пару лет, в этот период мы не сможем лечить пациентов, хотя запросы от медиков к нам поступают все чаще, да и средства найти не просто. Вы можете чуть подробнее рассказать о препарате? Как он действует? Как его получают? Каких больных он может спасать? [НМ]: Дермальный эквивалент — это аналог кожного слоя, дермы. В нём присутствуют фибробласты человека, а в качестве скаффолда используется коллаген 1-го типа. Это один из базовых белков дермы, ответственный за прочность кожи. В коже человека фибробласты не могут нормально жить без коллагена. Посадив фибробласты на коллаген в соответствующих условиях, мы получаем скаффолд с внедрёнными клетками. Этот дермальный эквивалент пересаживается на повреждённые участки кожи ожоговых больных или людей с трофическими язвами. Белок скаффолда создает условия для того, чтобы клетки продукта жили и нормально функционировали, синтезировали в рану и другие белковые компоненты, которые стимулируют собственные клетки пациента — чтобы они тоже начинали работать. На ожоговой ране для клеток нет условий к тому, чтобы они чувствовали себя там жизнеспособными, а клеточный продукт стимулирует и ускоряет процессы заживления. Для спасения ожоговых больных скорость заживления ран — критичный показатель. Мы работаем с ожоговым центром НИИ скорой помощи Джанелидзе в Санкт-Петербурге, Госпиталем ветеранов войн, в котором провели очень серьёзные исследования по лечению трофических язв. Показана очень высокая эффективность препарата. Такой жизнесберегающий продукт очень необходим стране. Мы надеемся, что Министерство здравоохранения и Росздравнадзор помогут нам зарегистрировать этот продукт в более «облегчённом» варианте и пройти все процедуры. [Ch.] А сам процесс производства какой? Условно говоря, у вас же есть технология, но нет промышленной возможности для промышленного производства? [НМ]: У нас есть технология, а теперь у нас есть и промышленная возможность, поскольку в Центре организовано опытное производство по стандарту GMP. По условиям нового 180-ФЗ, в медицинские учреждения можно передавать только те продукты, которые получены в условиях GMP, в чистых помещениях. Центр оснащен автоматизированной системой культивирования клеток. Нам теперь не надо нарабатывать огромные объёмы дермальных фибробластов для приготовления продукта вручную. Мы всегда это делали вручную и в очень больших объемах, если была такая необходимость, например для пациентов с обширными ожогами. Теперь мы можем получать клетки в автоматическом режиме, замораживать и хранить их в ампулах — создавать резерв клеточного продукта на случай больших пожаров и техногенных катастроф, которые, к сожалению, происходят в нашей стране. [Ch.] Как вы осуществляете взаимодействие с медвузами? Берёте аспирантов? [НМ]: Центр, как новая инфраструктура, организован Институтом только в 2017 году, в «штатном» размере он не такой уж большой, но имеет потребности в расширении, поскольку задач много и они трудоемкие. Мы заинтересованы в привлечении и подготовке специалистов. В данный момент у нас работает 12 студентов из 5 вузов Санкт-Петербурга. В этом тоже отражается наша специфика, потому что у нас есть студенты из Санкт-Петербургского университета (с биологического факультета), из Политехнического университета (там есть факультет медицинской физики). У нас есть ординатор из Первого медицинского университета им. Павлова и студенты из Химфармакадемии Петербурга. Они интересуются белками, клеточными моделями, скаффолдами. Востребованность большая. Вузы хотят взаимодействовать с нами по программам подготовки студентов именно для реализации таких направлений. И вот когда нам удастся создать цепочку: вуз — подготовка студентов — научная организация и подготовка медицинских работников — вот тогда мы можем считать, что вышли на новый уровень разработки и применения клеточных технологий в стране. Если сравнивать, например, западные страны и Россию, то Россия очень отстаёт по внедрению клеточных технологий. Не потому, что здесь научная мысль работает хуже. Мысли работают одинаково. Но в западных странах уже давно создана система и созданы регламенты, давно работают автоматизированные системы культивирования клеток. Они делают клеточные стандартные продукты и тестируют на них все косметические средства, чтобы оценить их безопасность и эффективность. У них не может косметическое средство выйти на рынок, если оно не прошло аттестацию на клетках кожи, например. А мы долгое время жили так, когда было непонятно, как надо делать, как можно выйти в медицину и принести в нее наши разработки. А всё потому, что ученые занимались не свойственными им функциями — ученые должны делать научные разработки, а специалисты по внедрению должны их внедрять. Должно быть разделение функций. Это тоже тормозило внедрение технологий в нашей стране. Сейчас ситуация меняется к лучшему. [Ch.] Вы не могли бы обозначить какие-то тренды в регенеративной медицине в целом? Как эта отрасль развивается в России? Чего ждать? [НМ]: Да, регенеративная медицина бурно развивается. Символично, что сейчас у нас в стране организован и проходит конгресс по регенеративной медицине. Благодаря этому, мы начали лучше понимать, что происходит у нас в стране. Да, конечно, мы читаем статьи, следим за публикациями. Но целостной картины не было. Теперь мы видим, что очень много организаций этим занимается. Одно направление: анализ так называемого «секретома» клеток — молекул, белков, всего того, что выделяет клетка, является предметом пристального изучения. Второе — это создание клеточных продуктов. Они создаются многими организациями и направлены практически на лечение всех болезней и органов, ткани которых требуют какой-то коррекции. Большая проблема с лёгкими и ожогами гортани — это проблемы, которые до сих пор не решены. Мне самой интересны клеточные проблемы, связанные с патологиями, такими как системная склеродермия, например. Это заболевание, которое связано с нарушениями работы клеток кожи (близкая к нам тематика). Учёные ещё не нашли механизмов, объясняющих, как их можно лечить. Много работают с нервными клетками. В стране утверждена специальная программа Neuronet, которая работает с болезнью Альцгеймера, Паркинсона. Исследования проводятся на стволовых клетках и клеточных моделях, полученных от больных и здоровых пациентов. Хочу отметить, что над чем надо серьезно работать — это над безопасностью применения клеток. Мы в Центре тоже занимаемся проблемой безопасности, потому что пересаживание продуктов с клетками, которые были in vitro, несёт определенные риски. Перед тем, как выходить в клинику, надо понимать, безопасно ли это, какие здесь могут быть осложнения, какие методы борьбы с ними. Это должны понимать и разработчики, и медицинские работники. [Ch.] У вас много крупных заказов от медицинского бизнеса? [НМ]: У нас есть много заказов от медицинских учреждений, но даже есть и такие практические, как протестировать качество перевязочного материала, или глазных капель — для медиков это сопряженные с лечением проблемы. А также есть заказы от известных фармкомпаний на тестирование лекарств на определенных клеточных моделях. Это одно из важных направлений деятельности Центра. Мы проводим большую и кропотливую работу для проведения тестирований по стандарту GLP (да, такое вот требование времени). Необходима строгая отчетность, соблюдение стандартных методов исследования, использование соответствующего оборудования и материалов, а главное — соблюдать все эти правила. Ведь ученые — люди творческие, а при выполнении стандартов творчество вообще-то противопоказано: нужно точно следовать протоколам. То есть надо готовить специалистов с «новым» стилем мышления, менталитета, если хотите. Нам приходится прививать и такой стиль работы. Заказы от бизнеса, с одной стороны, стимулируют нас делать новые клеточные модели для тестирований, глубже вникать в механизмы функционирования патологических клеток. С другой стороны — мы получаем финансирование на проведение этих исследований, что позволяет повышать как уровень научных исследований, так и развивать подходы для лечения заболеваний. Мы стараемся держать высокий стандарт качества проводимых исследований для реализации таких проектов и открыты для сотрудничества с заинтересованными компаниями. Редакция благодарит за помощь в создании материала Российский научный фонд.