Мир перенес год регенеративной медицины

Прошедший год можно без преувеличения назвать годом регенеративной медицины. Специалисты все больше осваивают манипуляции со стволовыми клетками и используют этот опыт для реконструкции тканей и органов. Впечатляют также успехи в восстановлении зрения.

Победа над слепотой

Две группы исследований, применив разные подходы, достигли одного результата – вернули зрительную функцию глазу с дистрофией сетчатки. Ученые из Тюбингенского университета (Германия) создали микрочип, который имплантируют под сетчатку. Микрочип имеет размеры примерно 3 на 3 миллиметра и состоит из 1500 активных светодиодов, каждый из которых имеет свой собственный стимулирующий электрод. Прибор испытали на 11 добровольцах с абсолютной потерей зрения. После вживления микрочипа некоторые пациенты смогли различить и описать предметы. Пока что чип надо менять каждые три месяца, но ученые работают над созданием постоянно действующего прибора.

Нейробиологи из Корнельского медицинского колледжа в Нью-Йорке создали молекулярный протез сетчатки глаза. Правда, пока он испытан только на мышах с модельной слепотой. Для этого создали трансгенную мышь, в оптические нейроны (ганглиозные клетки) которой внедрили светочувствительный белок из сине-зеленых водорослей. Таким способом ученые заставили нейроны воспринимать информацию без посредников – без палочек и колбочек сетчатки. После такой манипуляции мыши прозрели, они смогли различать очертания неподвижных и движущихся предметов. Авторы методики полагают, что если заставить работать ген светочувствительного белка в нейронах человеческого глаза, можно вернуть людям зрение.

Получение стволовых клеток

Со стволовыми клетками связано будущее регенеративной медицины, поэтому очень актуален вопрос о возможных источниках этих клеток. В лабораториях мира ученые ищут возможности заменить эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) на другие клетки, чтобы уменьшить риск развития раковой опухоли и обойти этические проблемы. Клетки взрослого организма, которым путем манипуляций возвращают способность развиваться по разным путям – плюрипотентность, называют индуцированными плюрипотпентными клетками (ИПК). Команда медицинского факультета Гарвардского университета впервые получила ИПК из клеток периферической крови.

Они стали вести себя как эмбриональные клетки, получив неограниченные возможности дифференцировки. Метод привлекает простотой получения стволовых клеток – не надо брать никакой биопсии, только кровь.

Но можно еще проще – перепрограммировать специализированные клетки тканей взрослого организма, направив дифференцировку по иному пути, не возвращая их в исходную стадию плюрипотентности. Такую операцию с фибробластами совершили ученые из Макмастерского университета в Канаде. Путем лабораторных манипуляций они получили из фибробластов эритроциты и другие клетки крови.

Подобное превращение с сердечными клетками совершили и специалисты Калифорнийского университета. Они успешно перепрограммировали сердечные фибробласты, получив из них клетки сердечной мышцы – кардиомиоциты. Так же, как и в предыдущей работе, им удалось миновать стадию плюрипотентности. Ученые выделили белки, ответственные за превращение, и испытали методику на мышиных сердцах. Использование фибробластов как источника для кардиомиоцитов позволит лечить повреждения сердечной мышцы при инфарктах и иных патологиях.

Выращивание клеток и органов

Нейробиологам из Университета округа Колумбия удалось вырастить дееспособные двигательные нейроны из эмбриональных стволовых клеток цыпленка. Полученные «в пробирке» нейроны цыпленка ученые пересадили в спинной мозг мышиных эмбрионов. В спинном мозге нейроны самостоятельно нашли нужное место. Такие суррогатные нейроны, ожидают ученые, можно будет использовать для лечения параличей.

Сотрудникам медицинского центра детского госпиталя в Цинциннати удалось искусственно вырастить из человеческих плюрипотентных стволовых клеток целый кишечник. Для этого клетки обработали белками – факторами роста, чтобы сымитировать развитие кишечника в эмбрионе. В чашке Петри стволовые клетки сформировали ткань, по трехмерной архитектуре и клеточному составу сходную с тканью кишечника. Клетки искусственного кишечника обладали всасывающими и секреторными свойствами. Специалисты надеются, что возможность получать ткань кишечника из стволовых клеток поможет больным с некрозным энтероколитом, воспалительными заболеваниями и синдромом короткого кишечника.

А исследователи из медицинского центра Джорджтаунского университета предложили способ выращивания производящих инсулин клеток поджелудочной железы из стволовых клеток семенников. В лабораторных условиях ученым удалось заставить предшественники сперматозоидов человека дифференцироваться в бета-клетки островков поджелудочной железы. Для этого сперматогонии не нуждались в генном модифицировании, а только в обработке факторами роста и дифференцировки. Пересаженные мышам с моделью диабета, они стали вырабатывать инсулин и снизили уровень глюкозы в крови животных. Таким способом больным диабетом I типа можно будет восполнить недостаток инсулина, используя резервы собственного организма (правда, только мужчинам).

Трансплантация искусственного органа

В Научном центре сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н.Бакулева РАМН впервые в России выполнена пересадка искусственного сердца. Пациентка 60 лет страдала тяжелой патологией сердца, без пересадки она бы погибла. Операцию провел кардиохирург Лео Бокерия. Она прошла успешно, после операции женщина чувствует себя хорошо, искусственное сердце работает нормально. Аппарат зарубежного производства обладает только одним недостатком – элемент питания весом 10 кг находится снаружи, и его надо заряжать каждые 12 часов. По данным специалистов Бакулевского центра, в настоящее время в пересадке сердца нуждается около 1,5 тысяч жителей России.

Реконструкция органов

В прошедшем году мы узнали про уникальную технологию реконструкции трахеи, которую разработал хирург, руководитель клиники Университета Барселоны Паоло Маккиарини. На первом этапе он осуществил пациентке трансплантацию трахеи, которую вырастили в биореакторе с использованием каркаса от умершего донора и собственных стволовых клеток пациентки. На втором этапе развития технологии Маккиарини отказался от биореактора и стал использовать для этой цели собственное тело человека.

При этом донорский каркас трахеи очищают от клеток, заполняют недифференцированными клетками костного мозга пациента, обрабатывают факторами роста и дифференцировки и помещают в организм вместо поврежденного органа. Внутри тела стволовые клетки образуют клетки дыхательного эпителия, после чего трахея начинает работать.

В Европе за три года проведены девять таких операций. Профессор Маккиарини представил свою методику в нашей стране и организовал стажировку российских хирургов в Италии. И вот результат – 7 декабря 2010 года операция успешно проведена в России, в РНЦ хирургии имени академика Б.В.Петровского РАМН. Пациентке 25 лет, у нее тяжелое поражение трахеи после травмы. Девушка страдала от сильной дыхательной недостаточности. И именно этой пациентке повезло: ей сделали операцию по описанной технологии.

Трахею из донорского каркаса с добавлением клеток костного мозга пациентки хирурги пересадили в ходе шестичасовой операции. Уже через две недели девушка могла нормально дышать, активно двигаться и говорить. Это пример регенеративной медицины, цель которой – реконструировать орган с использованием резервов собственного организма. На очереди у хирургов РНЦ хирургии еще четыре пациента, которым требуется такая операция.

Помимо достижений в области медицины, к итогам 2010 года стоит отнести предложенный Минздравом проект федерального закона «О клеточных биомедицинских технологиях». Законопроект вызвал негативную оценку медиков и исследователей, работающих в области клеточных технологий, а также руководителей отделений РАН и РАМН. По общему мнению, если этот закон будет принят в данной форме, он сильно отодвинет Россию в одном из самых перспективных направлений медицины.