Статьи

Способность к регенерации привлекает все больше внимания ученых и медиков, ведь способностью к регенерации обладает и человек, не только простейшие (Lumbricina — aka дождевые черви — тому классический пример).

Современная медицина значительно расширила естественные регенеративные возможности человека — сейчас мы уже можем полностью восстановить поврежденные ткани и органы при помощи клеточных технологий. О новых открытиях, возможностях и перспективах регенеративной медицины рассказал академик РАН Всеволод Арсеньевич Ткачук. Пересказ доклада предлагается вашему вниманию.

Доклад начался с упоминания о выдающихся российских ученых — Александре Максимове, ученом-гистологе, который ввел понятие о стволовых клетках, и Александре Фриденштейне, впервые описавшем и экспериментально подтвердившем существование стволовых стромальных клеток в костном мозге, из которых образуется вся наша строма, все кости, мышцы и жир — эти клетки впоследствии получили название мезенхимальных стромальных клеток (МСК).

Дальнейшее изучение МСК на опытах с мышами привело к поразительным результатам.

Например, если у мыши сначала искусственно вызвать локальный некроз тканей и тем нарушить кровообращение в конечностях, а затем ввести МСК человека, то можно будет наблюдать естественное восстановление сосудов. Человеческие клетки стимулируют рост сосудов в теле мыши и таким образом улучшают кровообращение и восстанавливают омертвевшую ткань.

Белки, секретируемые МСК, выполняют несколько важных функций отметил докладчик — это регуляторы сосудистого роста и роста иммунных клеток, которые подавляют воспалительные реакции, вырабатывают чувствительность к инсулину. Траекторию роста сосудов и нервов определяют навигационные рецепторы T-cad и uPAR, изучением и исследованием которых ученые занимаются уже более 20 лет и делают в этом поразительные успехи.

Докладчик также обратил внимание на особую группу стволовых клеток — плюрипотентных. Эти клетки способны дифференцироваться во множество специализированных типов, за исключением внешних эмбриональных тканей. Поэтому перепрограммировать эти клетки пока еще сложно, а иногда даже и невозможно, в следствие чего ученые со всего мира стали искать способы «обхода» этой стадии.

В результате исследований, проведенных японскими учеными, были открыты микроРНК (малые некодирующие молекулы РНК, состоящие из 18-25 нуклеотидов), через которые и стало возможно перепрограммирование клетки в обход плюрипотентности. Это стало настоящим прорывом не только в медицине, но и во всей мировой науке.

С момента открытия двойной спирали считается, что один ген определяет один белок. Потом выяснилось, что только 1-2% генома (20-27 тысяч генов) отвечают за синтез белков, а остальные 98% генома — «мусорная». На самом же деле, эта большая часть является важной структурной единицей генома. Это некодирующие гены, на которых записана структура длинных РНК, отвечающих за включение генов.

Загадочные же микроРНК нарабатываются в клетке и упаковываются в везикулы. В результате исследований было установлено, что именно трансдифференцировка стволовых клеток с помощью микроРНК позволяет избежать затормозившей прогресс в регенеративной медицине стадии плюрипотентности.

Академик Ткачук отметил, что МСК способны не только регулировать рост сосудов — они и стимулируют этот процесс. Однако если из этой среды исключить микровизикулы, где есть микроРНК, то такого эффекта не будет — кровообращение не будет налажено, а значит, не будут расти и сосуды. Если же добавить микровизикулы — то процесс снова будет запущен.

У МСК действительно важные функции — формирование стромы, активация тканеспецифичных стволовых клеток, подавление гибели клеток, стимуляция и стабилизация сосудов и нервов. Но самое главное — это способность МСК перепрограммировать клетки за счет адресной доставки микроРНК.

Благодаря этому открытию стало возможно с помощью клеточных технологий вырастить из любой ткани одного человека любую другую, избегая при этом отторжения тканей. С возрастом у человека в десять раз уменьшается количество стволовых клеток.

Стволовые клетки можно выделить, можно преумножить и вернуть в пораженную ткань, из них можно создать органы для трансплантации — простые, не такие сложные, как сердце или почки (их воссоздать, скорее всего, нереально).

Здесь же мы можем вспомнить и об открытии и тщательном изучении генома человека — теперь мы можем лечить болезни и редактировать геном, а значит избавляться от наследственных заболеваний. Наши российские ученые уже владеют этими методами.

Сейчас уже стало возможно исправить любую генетическую болезнь — Ткачук считает, что наиболее перспективно исправлять именно стволовые клетки, т.к. из них потом преобразуется целый спектр необходимых клеток. Все это говорит о том, что медицина наконец подошла к управляемой регенерации, мечте человечества.

В то же время клеточные технологии представляют собой онкоопасность, риск пагубного влияния на плод, инфекционную опасность, так как в мире нет золотой практики обеспечения биобезопасности клеток. Фактически мы стоим на пороге новой реальности — ученые теперь могут и умеют выделять клетки из организма человека, редактировать их и корректировать многие наследственные заболевания.

Плюрипотентность позволяет получать любые клетки организма — даже половые. Успешно было проведено получение половых клеток из клеток кожи; на опытах с мышами из соматических клеток также получали половые клетки и «выводили» живых мышек.

Уже очень давно были начаты работы по редактированию генома зародыша и генома эмбриона, которые, к сожалению, были остановлены — мир посчитал, что он еще этически не готов к таким открытиям. Однако эти исследования все-таки были продолжены, и теперь с помощью клеточной технологии и манипулирования генома человечество может справляться с генетическими заболеваниями.

Сейчас также ведется множество исследований в этой области: учеными уже написан геном микоплазмы, а к 2025 году они собираются синтезировать геном человека. В МГУ был открыт депозитарий, в котором занимаются сохранением клеток всего живого на земле, чтобы через много лет эти виды можно было бы снова «воссоздать».

В России в 2017 году будут начаты доклинические исследования тканеинженерных конструкций для замещения кости, хряща, кожи и жировой ткани. Сейчас это уже находится на стадии научных исследований и требует перехода к преклиническим экспериментам.

Медицина будущего — это «выращивание чего-то нового». Но, по мнению Всеволода Арсеньевича, выращивать вне организма — не лучший способ. Небезопасно выделять секрет этих клеток, так как мы не знаем, что может вырасти из них через 20-30 лет. В медицине на данном этапе подобное введение клеток он считает возможным только в действительно экстренных случаях, когда пациент находится на грани жизни и смерти.

Но использовать эти методы в медицине без прохождения специальных преклинических испытаний ни в коем случае нельзя.

С проведением этих исследований, уже через 5-7 лет мы получим возможность преодолевать ряд серьезнейших заболеваний — с помощью клеточных технологий можно будет исцелять СПИД, восстанавливать ткани сердечной мышцы после инфаркта и навсегда избавляться от наследственных заболеваний. Мы встретимся с новой реальностью — в обществе будут встречаться «редактированные» люди.

Члены Президиума также обсудили и приняли решения по ряду научно-организационных вопросов, в том числе:

— Об утверждении программы работы общего собрания членов РАН и Положения о подготовке и проведении общего собрания членов Академии

— О присуждении золотой медали В.Л. Гинзбурга в 2016 году (представление Экспертной комиссии и бюро Отделения физических наук) академику Михаилу Виссарионовичу Садовскому за цикл работ по теоретическим проблемам физики высокотемпературных сверхпроводников

— О присуждении премии имени Ф.А. Бредихина 2016 года (представление Экспертной комиссии и бюро Отделения физических наук) д.ф.-м.н. Владимиру Михайловичу Липунову (МГУ им. М.В. Ломоносова), д.ф.-м.н. Константину Александровичу Постнову и д.ф.-м.н. Михаилу Евгеньевичу Прохорову (Государственный астрономический институт имени П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова) за цикл работ «Предсказание доминирования слияния двойных черных дыр на гравитационно-волновых интерферометрах LIGO»

— О присуждении ученой степени доктора honoris causa иностранным ученым Роже Гилару и Шоу-Ан Чену (представление Отделение химии и наук о материалах)

— О согласовании кандидатуры главного редактора журнала «Стратиграфия. Геологическая корреляция» РАН (представление Отделения наук о Земле)

— О Перечне научных организаций и образовательных организаций высшего образования, в отношении которых РАН осуществляет научно-методическое руководство их научной и научно-технической деятельностью