Сегодня инструментом врача становится биопринтер, на котором уже можно создать фрагменты живых органов. Когда можно будет отказаться от «древнеримских» способов лечения и реально ли напечатать человеческое тело целиком, мы узнали у директора Института регенеративной медицины Сеченовского университета, доктора химических наук Петра Тимашева. Интервью состоялось в рамках Международного биомедицинского саммита в Москве.
«Заплатки» для сердца
– Петр, насколько регенеративная медицина востребована сегодня в мире?
– О популярности этого научного направления говорит один факт: в любом медицинском университете есть группа, в которой занимаются регенеративной медициной. Кроме того, создаются отдельные институты. В России их уже два – это наш, Сеченовский, и Московский государственный университет.
Изначально задач у этого направления было две: помогать людям методами регенеративной медицины в том случае, если другие подходы не приносят какого-либо результата, и повышать качество жизни людей в связи с концепцией активного долголетия. Иными словами, речь идет о борьбе с возрастными заболеваниями, например артритами и артрозами. Это по-настоящему будоражит кровь, учитывая подходы, которые предлагает эта междисциплинарная наука.
– И что она предлагает? Вдвое увеличить продолжительность жизни человека?
– Регенеративная медицина – это изменение традиционной концепции. Представьте себе, что в Древнем Риме за 200 лет до Рождества Христова на место выпавшего зуба вставляли протез – такое открытие сделали археологи. Вот и сейчас, когда у нас выпадает зуб, мы идем к стоматологу и получаем примерно такой же протез; только сделан он из титана или керамики, но идея осталась «древнеримской» – взять и заменить какую-то часть человеческого тела искусственной. При этом протезы – зубные, суставные или искусственные сердечные клапаны – со временем требуют замены, а значит, повторной сложной операции.
А если мы придумаем такой подход, когда вспомогательные конструкции будут встраиваться в человеческое тело, а потом разлагаться, уступая место живой ткани? В рамках Международного биомедицинского саммита профессор из Института регенеративной медицины МакГована показывал бьющееся человеческое сердце, на котором стоит заплатка из живого материала. Она со временем «растворится», ее заменит собственная ткань. Благодаря этому мы решаем проблему не на 10-15 лет, а на более длительный срок и без высоких рисков отторжения или иных проблем.
Еще один частый пример: спортсмен-экстремал или мотоциклист получает компрессионный перелом позвоночника. Если в течение года не происходит спонтанной регенерации разорванного спинального нерва (это примерно 10% случаев), сильный и деятельный человек навсегда становится прикованным к инвалидной коляске. Вызов для регенеративной медицины – попробовать восстановить проводимость нерва.
Такие поисковые работы ведутся по всем видам тканей и органам. Группа из МГУ, например, совместно с Бакулевским центром занимается направлением сердечных «заплаток». Мы совместно с НИИ урологии и репродуктивного здоровья работаем над мочевыделительной системой.
– Где ученые черпают идеи?
– Все проекты – междисциплинарные. Врач приходит к химику, химик обращается к физику, тот – к биологу, и все вместе создают коллектив, который начинает решать какую-то конкретную проблему, но именно врач выступает организатором и формирует команду. В этом преимущество Сеченовского парка биомедицины: классические университеты вынуждены привлекать врачей извне, а у нас есть врачи, много врачей, которые интуитивно чувствуют, что можно сделать, и привлекают физиков, химиков, биологов.
– Каков главный итог работы вашего института в прошлом году?
– Достижений было много, но главным я бы назвал то, что был найден новый тип стволовых клеток. Учеными нашего университета совместного с несколькими группами, работающими по всему миру, была обнаружена стволовая ниша в хряще: ранее считалось, что их там нет. Публикация об этом открытии вышла в авторитетнейшем издании Nature. Кроме того, в прошлом году мы сделали первую в России и, пожалуй, в мире операцию по восстановлению мочеиспускательного канала у пациента с использованием клеточных сфероидов. «Живой» фрагмент ткани был напечатан на лазерном трехмерном биопринтере, который создан совместно с Институтом фотонных технологий.
Печать по живому
– Зачем нужен биопринтер? В каких клиниках он уже есть на вооружении?
– Биопринтер повторяет идею обычных трехмерных принтеров аддитивных технологий, которые уже широко распространены. Только печать идет из материала, содержащего живые клетки. Это одномоментно решает вопрос с равномерным заселением конструкта, который мы создали, клетками и позволяет делать его персонализированным: он не может быть бесформенным, иначе орган утратит свою функциональность. В клиниках биопринтер вы пока не увидите: сейчас мы сделали первый прототип и приступаем к созданию второго.
– Какая производительность у этого аппарата?
– По словам Бориса Николаевича Чичкова, который всю свою жизнь занимается лазерными системами, с помощью такого принтера человека можно напечатать за 2 часа 47 минут. Исходя из того, что скорость фемтосекундного лазера – 108 импульсов в секунду, а в человеке порядка 1014 клеток, мы можем вычислить время. Оно очень короткое, но есть существенные ограничения, связанные с тем, что нужно вырастить необходимое количество клеток, сохранить их. Задача масштабирования сложная, как и во всех новых технологических процессах. По крайней мере, сейчас показана фундаментальная возможность создать такой принтер.
– Можно будет на нем напечатать человека когда-нибудь?
– Хороший вопрос. Мне сложно на него ответить, потому что он скорее философский, чем медицинский или технологический. Если формулировать вопрос со словом «можно», то ответ – да. А будут? Я не готов ответить.
– Вы упомянули стволовые клетки. Одно время в СМИ говорилось, что это главное открытие и благодаря ему сейчас излечат от всех болезней, в том числе рака. Хайп прошел? И есть ли результат?
– Хайп неизбежно сопровождает все новые открытия. Рост клинических исследований с применением стволовых клеток идет и сейчас. Количество публикаций по этой теме растет так же, как число журналов, которые переориентируются на клеточное направление. Но из этой области ушел хайп, и постепенно перестают существовать подпольные лаборатории, где проводили какие-либо операции со стволовыми клетками. Ученые наконец начинают задумываться о механизмах регенерации, без понимания которых невозможно прогнозировать поведение этих клеток и контролировать их. Это первый шаг к созданию прикладных технологий. Какие-то страны уже продвинулись на этом пути. Показателен пример Ирана – в клиниках страны пациентам доступны пять видов продуктов со стволовыми клетками, то есть пять технологий, которые медики глубоко изучили и применяют на практике.
– В России такого нет?
– В России только с 2017 года вступил в действие «клеточный» закон. Сейчас первая отечественная компания «Генериум» выходит на клинические исследования биомедицинского клеточного продукта по восстановлению хряща.
– То есть это еще 4-5 лет до ввода в клиническую практику?
– Мне сложно говорить о сроках, но это точно будет не быстро.
Инвестиции на клеточном уровне
– Если говорить про бизнес, насколько клеточное направление в регенеративной медицине интересно с точки зрения инвестиций?
– Небольшое количество людей заинтересовано вкладывать средства на этапе идеи или на старте разработок. Клеточные технологии – очень затратные. Коллеги из Ирана оценивают инвестиции в создание специальных помещений для клеточных исследований в $50 миллионов. Еще около $5-10 тысяч в месяц будет уходить на поддержание специфических условий. Эти суммы не учитывают затрат по привлечению специалистов и покупку реагентов. Компания будет нырять в рынок, только очень четко понимая: что она получит, когда и по какой цене. «Генериум» запускает первый клеточный продукт, но он разработан за рубежом, здесь его просто транслируют. Собственных российских разработок пока нет.
– По оптимистичной оценке, в какой временной перспективе это может быть в России?
– Скажем, 5 лет. Это задача не для бизнеса, а для государства.
– Вы привели в пример Иран. А сильно мы отстали от других стран? Кто сегодня считается лидером в регенеративной медицине?
– Два года назад я бы ответил – Соединенные Штаты Америки, а сейчас уже все не так однозначно: в Китае идет фантастическое движение в этом направлении, и, я думаю, в перспективе 5 лет он станет самым главным игроком на этой арене. Однако не стоит говорить про какое-то отставание, потому что основное здесь – все-таки новые идеи. В Питтсбургском университете, где работает один из основных институтов регенеративной медицины в мире, уже давно идут эксперименты с людьми. Нам до этого далеко, но и у нас есть идеи, которые выглядят очень ярко. Сфокусированная поддержка государства в этом направлении позволит нам значительно быстрее разработать что-то свое, а не гнаться за какими-то западными аналогами. Так, благодаря тому, что у нас в институте была создана лаборатория под руководством профессора Питтсбургского университета Валериана Кагана, мы предложили совершенно новое направление в регенеративной медицине.
– Расскажите о нем подробнее!
– Клетки постоянно общаются между собой – обозначают самих себя, договариваются о взаимодействии. В 2016 году мы опубликовали научную работу, в которой показали, что клетки, которые были трансплантированы в мышь на материале, создают через некоторое время единую структуру с собственными тканями животного. Представьте, что мы имплантировали кровеносный сосуд, а вход в этот сосуд и выход из него выстроили собственные клетки мыши.
Изучению механизмов клеточного общения посвящено множество исследований. Известно, что клетки обмениваются наночастицами, содержащими микро-РНК. Мы предложили исследовать не эти микро-РНК, а липидный состав самих частиц. Первые очень интересные результаты уже получены – на их основе мы готовим статью в научный журнал. Так что есть ниши, где мы можем проявить себя наравне с мировыми мэтрами.
Беседовала Анна Орешкина
