Выйти из клетки

Фото: Андрей Порубов

На экране в кабинете министра международных и внешнеэкономических связей Свердловской области Виктора Кокшарова — крупным планом пульсирующее сердце мыши, причем его сегменты разных цветов. Профессор Кельнского университета Юрген Хешелер тычет в сердце лазерной указкой:

— Мы доказали, что возможно создание новых сердечных клеток путем комбинирования генной терапии и терапии стволовых клеток. Мы искусственно вызывали у мышей инфаркт, затем вводили стволовые клетки и наблюдали, как пораженные клетки сердечной мускульной ткани замещаются здоровыми. Затем эти новые мышцы начинают сокращаться, видите — выделены цветом. Через некоторое время сердце работает как до инфаркта. Мы интегрировали в эмбриональные стволовые клетки наночастички и отслеживали, как эти меченые клетки функционируют. Мы можем вырастить любое количество сердечных клеток, хоть килограмм, что очень важно для транспортировки. Технологии, которые мы разработали на мышах, можно перенести на человека. Это медицина будущего, неизлечимые болезни исчезнут…

Немец предложил уральским исследователям стволовых клеток, присутствовавшим на встрече с министром, объединить усилия в совместном проекте. Стороны тут же обсудили детали создания на базе Института медицинских клеточных технологий в Екатеринбурге Международного научного центра по изучению и применению стволовых клеток. Министр заявил: «Будем считать, камень в основание российско-германского центра положен. Важно создавать свои конкурентоспособные технологии». И заверил: правительство центр поддержит.

Студент пятого курса медакадемии Александр Попов уже редкий специалист: методом точной цветофлюориметрии он умеет различать и считать стволовые клетки Фото: Андрей Порубов

Для чего нам продвинутые немцы, ясно: центру потребуются апробированные технологии, хорошие связи с европейским сообществом. Юрген Хешелер — как раз координатор проектов двух европейских консорциумов, президент Всегерманского общества исследований стволовых клеток, признанный специалист в этой области. Вскоре запускается седьмая рамочная программа, по которой ЕС на эти исследования выделяет 61 млн евро, и центр мог бы в нее вписаться. Но зачем мы немцам? Профессор элегантно сетовал: в Германии, как и в ряде других стран, исследователи натыкаются на юридические ограничения. Родилась версия: потомуто и заниматься переносом результатов с мышей на людей немцы предложили в непуганой законами России. Да не в Москве и Питере, на виду у законодателей, а где подальше — на Урале.

Лариса Фечина спасает младенцев

Стволовая клетка. Выглядит совершенно невзрачно Фото: Андрей Порубов

Пока для Института медицинских клеточных технологий разрабатывается проект собственного здания, он размещается на территории госпиталя ветеранов войн, а большинство из его 48 сотрудников занимаются исследованиями «на своих площадках». Замдиректора института Лариса Фечина возглавляет супероснащенный Центр онкологии и гематологии областной детской клинической больницы № 1, построенный год назад. Здесь стали возможны новые способы диагностики и лечения детей с тяжелыми онкологическими заболеваниями, которым обычная химиотерапия и хирургия помочь не могли, а таких — 70%. 30 октября в центре, впервые на Урале, провели первую успешную трансплантацию гемопоэтических стволовых клеток трехлетней пациентке. А уже 18 декабря здоровая малышка, прежде не имевшая шансов на спасение, вернулась домой. Первый опыт — и сразу окрыляющий успех.

— Мы должны были гарантировать для пересадки живые клетки в достаточной концентрации, иначе они бы не прижились, — рассказывает Лариса. — Костный мозг не был поврежден, поэтому стволовые клетки мы взяли у самой девочки. Клетки хранятся при минус 175 градусах в парах жидкого азота. Процесс глубокой заморозки сложен, требует плавного многоступенчатого понижения температуры. Мы теряем только 7% клеток: это очень хороший результат. Отработали индивидуальный протокол заморозки, проведя 20 пробных сеансов, прежде чем получили оптимальный режим.

Когда мы заморозили стволовые клетки и убедились, что их на хранении находится нужное количество, несколько дней проводили девочке очень высокими дозами химиотерапию. Так мы полностью погубили опухоль (у пациентки была примитивная нейроэктодермальная опухоль периферической нервной системы 4 степени). Но вместе с опухолью погибли и здоровые клетки костного мозга: способа разрушить ее, оставив нетронутыми здоровые клетки организма, не существует. После этого мы осуществили пересадку клеток, ввели их в периферическое кровяное русло со всеми реанимационными предосторожностями. Морально и технически мы были готовы к непредвиденным ситуациям, острым осложнениям.

Наступил тяжелый период ожидания: когда приживутся клетки. Это случилось на 14й день. Количество лейкоцитов в периферической крови увеличилось, содержание гранулоцитов превысило 500 клеток в одном микролитре крови. Это был сигнал: трансплантат прижился. Он обнаружился именно там, где был нужен. Стволовые клетки благодаря рецепторам обладают хоуминг-эффектом — умеют распознавать собственный «дом». Они направились в костный мозг, прижились и дали начало новому здоровому пулу кроветворных клеток. Через месяц девочка была выписана домой в хорошем состоянии…

Технологии, изумляющие результатами, требуют высокой компетенции персонала и полного перевооружения сегмента медицины, в котором работает доктор Фечина. Центр открылся 3 февраля прошлого года, девять месяцев ушло на освоение технологий. Теперь врачи наращивают объемы и темпы. Недавно, 4 января, проведена вторая трансплантация — двухлетнему мальчику с неблагополучной формой рака печени. Клетки перелиты, теперь ждут приживления. В ближайшее время предстоит трансплантация 15летнему подростку.

В лаборатории первичной обработки стволовых клеток начинается их путь к будущей трансплантации. Здесь соблюдаются правила особой чистоты помещений для работы с живыми культурами, предъявляемые в международной практике: поддерживаются особый уровень микрочастиц, давление, вентиляция. Персонал сюда попадает через специальные шлюзы. Снимать лабораторию нам разрешили только через тройное стекло Фото: Андрей Порубов

Принципиальное отличие лечения стволовыми клетками в Екатеринбурге от московского и питерского заключается в том, что тут на одной площадке впервые создали замкнутый цикл. Проводится вся первичная диагностика, заготовка клеток, трансплантация, лечение и дальнейшее наблюдение. Для Свердловской области открылась возможность больше не направлять пациентов в столицу. Потребность в операциях по трансплантации детям стволовых клеток в РФ — 1500 в год. С учетом подростков цифра удваивается. А Москва и СанктПетербург проводят в год не более сотни пересадок. Дети из регионов если и попадали в большую очередь, большинство из них не доживало до операции. Сегодня центр полностью закрывает потребность Екатеринбурга, Свердловской области и тюменского севера. И мог бы в рамках федеральных квот лечить детишек из других территорий, но для этого должен быть решен вопрос выделения таких квот. Это очень затратные технологии, и финансовая нагрузка не может лечь только на плечи бюджета и ТФОМСа Свердловской области. Для пациентов все виды лечения смертельных заболеваний бесплатны.

Главный итог: команда доктора Фечиной создала протокол для лечения младенцев с острыми лейкозами — подробнейшую программу диагностики и лечебных мероприятий, в которой указывается каждый шаг до мельчайших деталей. Это книга размером с хорошую монографию, интеллектуальная собственность. Но у исследователей нет цели продавать программу. Их задача — убедиться в эффективности способа и внедрить его. Собственно, по нему уже лечат пациентов в Москве, СанктПетербурге, Минске. Исследование включено в перечень исследований Института медицинских клеточных технологий.

Леонид Савельев, заведующий лабораторным отделением Центра детской онкологии и гематологии: «Подготовленные к трансплантации клетки подвергаются программируемому замораживанию и длительному хранению при температуре минус 175 градусов в парах жидкого азота» Фото: Андрей Порубов

И обозначает глобальную проблему — эффективность лечения стволовыми клетками в мире все еще под вопросом:

— Мы должны дождаться так называемых отсроченных результатов. Критерий — пять лет. Это 100% того, что у пациента действительно все хорошо.

Андрей Белкин и его восемь пациентов

Доктор медицинских наук, заведующий лабораторией клеточной терапии инсульта в институте и нейрохирургическим отделением в областной больнице № 40 Андрей Белкин рассказывает, как он вместе с другим неврологом Сергеем Леонтьевым был откомандирован в Лейпциг, в Институт иммунологии. Здесь экспериментально, на мышах, получили интересные результаты использования стволовых клеток при лечении острых инсультов. Но двигаться дальше законодательство Германии не позволяет, клинические исследования там связаны с большими сложностями. Поэтому, и Белкин это не отрицает, немцы вышли на нас. Вернувшись, профессора оказались на гребне конъюнктуры: губернатор Эдуард Россель решил открыть институт.

До поездки в Германию Андрей Белкин не занимался стволовыми клетками:

«Я сижу в огромной муниципальной клинике, второй в России по величине, в которой куча текущих проблем. Мы должны перерабатывать огромный поток пациентов». (Его раздраженность понятна: к кабинету Белкина пробираешься по коридорам, переполненным страждущими — и лежачими, и на ногах.) Но за исследование он взялся: «Если сейчас не начать — опоздаем, кто-нибудь сделает обязательно. Но вдруг на плохом уровне? Тогда запретят. Приедет Росздравнадзор и скажет: “Это что такое творится? Опыты на людях!”. Мне захотелось сделать это на хорошем уровне. А самое главное — любопытно: вдруг получится. Ведь в использовавшихся до сих пор методах лечения инсультов больших успехов нет».

Он решил модифицировать эксперимент в Германии и вынести его в клинику. Спроектировал с группой коллег план исследования в несколько этапов. По гипотезе, если в острейшем периоде развития ишемического инсульта* с помощью препарата N** стимулировать выход с током крови в больших концентрациях собственных стволовых клеток пациента в поврежденный орган, это позволит увеличить их защитный эффект, уменьшить зону повреждения и степень инвалидизации в последующем. Гипотезу отстояли на сессии Российской Академии медицинских наук. Дал добро на проведение такой работы и этический комитет 40й больницы.

Пациентов, которые бы обратились с инсультом в течение первых суток, подобрать было трудно. «Народ у нас вымрет от инсульта, потому что поздно обращается к врачам: когда помочь уже нельзя — полный паралич, — негодует Белкин. — Цивилизованное человечество мчится в больницу с инсультом в течение первых двух часов».

С трудом отобрали восемь человек.

В начали лета они прошли первый этап лечения стволовыми клетками в небольших дозах. Теперь в течение полугода врачи хотят убедиться, что это безопасно.

И начать второй этап: в конце весны предполагается уже большая, многократная стимуляция, которая должна привести к огромному выходу стволовых клеток. Дело в том, что после одного инсульта высока вероятность развития повторного. Выход большой концентрации клеток позволит заготовить их впрок на этот случай. Это будет третий этап: клетки выгнали, в костном мозге они потом образуются, но нужно время, которого у пациента может не быть. А хорошо, чтобы действие клеток пришлось на первые часы развития инсульта: человека привезли, быстро извлекли и влили его собственные стволовые клетки — тогда он спасен.

Все восемь пациентов получают стандартное лечение плюс параллельно терапию стволовыми клетками: ни один этический комитет не позволил бы Белкину и его коллегам отказаться от уже установленного лечения и подвергнуть пациента риску в угоду чегото еще не известного. Кроме того, работает международное правило good clinical practice: хорошая медицинская практика предполагает, что люди документально дают согласие на исследование.

Клинически все пациенты сейчас демонстрируют положительную динамику. Стволовые клетки явно повышают эффективность обычной, стандартной терапии. Но выводы можно будет делать только через полгода. А переводить эксперимент в практику — через два-три года, после того, как другие врачи по одному и тому же протоколу повторят результат. Причем уральцы тут не одиноки. Параллельным курсом идут, дышат в ухо друг другу, корейцы и американцы.

— На переднем крае терапии стволовыми клетками мы не можем быть: надо иметь очень большой бюджет, — сокрушается доктор Белкин. — Создание Международного центра — это здорово, но воздушных замков я не люблю. Люди, которые замахиваются на очень дорогую технологию, должны понимать, что в нее надо и вложить очень много. Только страна с высоким уровнем развития и большим бюджетом здравоохранения, науки это вытянет. По прогнозам аналитиков, к 2012 году технологии уже будут доказаны как правомочные, а к 2020 году они серьезно начнут теснить традиционную медицину.

Сергей Сазонов создает клеточные линии

К клинической практике терапии стволовыми клетками, помощи конкретным людям, в Екатеринбурге смогли приступить во второй половине минувшего года, по мере разворачивания исследовательских программ нового института. Между тем изучением возможностей стволовых клеток на Урале занялись еще десять лет назад. Профессор, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой гистология, цитологии и эмбриологии в Уральской медицинской академии Сергей Сазонов имел к этому самое непосредственное отношение.

Тогда, в конце 90х, с помощью и подачи немецких ученых ему удалось отработать технологию распознавания стволовых клеток в том качестве, в каком она имеется в Соединенных Штатах, Германии, Франции: технология должна быть универсальной. Клетки распознают по наличию у них определенных рецепторов. Рецепторы — это «замок», к которому необходимо подобрать индивидуальный «ключ». Если подобрали правильно, можем сказать, что это клетка стволовая и какую способность к дифференцировке она имеет. Ключами с заранее известными свойствами является белок, который в медицине называется антиген. Опять же эти ключи универсальны во всем мире. Имея такой ключ, можно найти именно ту клетку, которая нужна.

В первую очередь это необходимо практическим врачам, которые занимаются лечением онкологических заболеваний, трансплантацией этих клеток больным после химиотерапии. Около десяти лет назад несколькими лабораториями нынешнего Центра детской онкологии и гематологии, основателем которых Сазонов и был, отрабатывалась не только диагностика, обнаружение этих стволовых клеток, но и сами технологии их забора, обработки и дальнейшей трансплантации. Это инструмент для того, чтобы проводить исследования. Инструмент должен быть стандартный.

В новом институте Сергей Сазонов возглавил научную лабораторию экспериментальной цитологии и эмбриологии. У нее два куратора в постановке новых технологий: Юрген Хешелер и доктор биологических наук Сергей Киселев из Института биологии гена РАН (Москва).

Лаборатория будет заниматься эмбриональными стволовыми клетками. У взрослого человека их по сути нет, поясняет Сазонов:

— Эмбриональные клетки не отторгаются в организме людей, которым их трансплантируют: на них еще очень мало тех самых рецепторов. Даже частично дифференцированная стволовая клетка при пересадке тут же выявляется и уничтожается как чужеродная: такова система контроля в организме человека. Близкого по рецепторам человека подобрать очень трудно. Поэтому и нужны линии эмбриональных клеток. Будем создавать свои, чтобы не покупать их на Западе. Совместно с Центром семейной медицины (Екатеринбург): у него достаточно эмбриологического материала, чтобы начать эту работу.

Где востребованы стволовые клетки?

В первую очередь в гематологии. Второе направление, которое будет их широко применять, — дерматология и косметология (клетки — ключ к омоложению). Третье — восстановление поврежденных органов. При хронических заболеваниях, например печени и почек, эмбриональные клетки при трансплантации могут дать популяцию клеток именно этого органа и, возможно, снимут так и не решенную в стране проблему с созданием банка донорских органов.

Надо подчеркнуть, что аналога научноисследовательского института, каким он планируется в Екатеринбурге, в России нет: институты в стране занимаются только клинической работой, то есть внедряют в лечебный процесс технологии, взятые на Западе. А уральский проект — комплексный: с лабораториями, в которых будет проводиться экспериментальная и исследовательская работа. Сделан акцент на разработке своих технологий, экспериментальной базы. Для этого необходим виварий с животными, на которых будут отрабатываться методики лечения. Должны появиться клиники, куда эти новые разработки передаются. Семен Спектор подчеркивает: «Если проект будет реализован так, как он задуман, институт будет самым передовым в России. Это именно государственное учреждение здравоохранения Свердловской области. Иначе немногие жители области смогут рассчитывать на его услуги».

* Ишемия (инсульт) — нарушение кровоснабжения, остро развивающееся состояние, связанное с недостатком кровоснабжения определенных зон головного мозга.

** Давно используется в онкогематологии для подготовки доноров на пересадку стволовых клеток.

Дополнительные материалы:

Возможности получения эмбриональных стволовых клеток (схема 1)

Возможности получения эмбриональных стволовых клеток (схема 2)

Возможности получения эмбриональных стволовых клеток (схема 3)

Стволовые клетки — отрасль для медицинской науки новая. Темпы открытий в ней чрезвычайно высоки. Все ученые говорят — это будущее медицины. Ктото уверен, что при необходимом финансировании и соответствующих законах он начнет выращивать нужные органы через четыре года. Ктото уже выращивает, проводит клинические эксперименты. Есть и пессимисты: они называют срок в 10 — 20 лет. Но всем хочется, чтобы перспектива стала реальностью как можно быстрее: слишком много больных, спасение которым нужно уже сейчас. А омолодиться с помощью стволовых клеток мечтает весь мир.

Миллиарды клеток человека родом всего-навсего из одной клетки — зиготы, которая образуется в результате слияния мужской и женской гамет. Эта клетка содержит не только информацию об организме, но и схему его последовательного развития. Что с ней происходит? Она делится и дает начало клеткам, не имеющим других функций, кроме передачи генетического материала в следующие клеточные поколения. Это и есть эмбриональные стволовые клетки. Из них потенциально могут развиться любые клетки: механизмы, определяющие специализацию, еще не включены.

Возможности получения эмбриональных стволовых клеток

В течение первых дней деления эмбрион растет и превращается в шарик из одинаковых, неспециализированных клеток. Примерно через шесть дней эта группа клеток становится бластоцистой — наружным сферическим слоем клеток, окружающих полость, наполненную жидкостью и стволовыми клетками. Стволовые клетки собирают из так называемой внутренней массы, разрушая бластоцисту (см. схема 1)

Собранные клетки размножают лабораторным путем по их «специализации». Исследователи надеются, что эти клетки могут быть превращены в определенную ткань и трансплантированы (см. схема 2).

Предполагается, что нормальные органы и ткани во взрослом организме человека сохраняют «реликты» зародышевой ткани в виде микровкраплений стволовых клеток. Находятся стволовые клетки преимущественно в костном мозге. Получив от регулирующих систем сигналы о какой-либо «неполадке», они по кровяному руслу устремляются к пораженному органу и могут восстановить практически любое повреждение, превращаясь на месте в клетки, необходимые организму (костные, гладкомышечные, печеночные, сердечной мышцы и даже нервные), и стимулируя внутренние резервы организма к регенерации (восстановлению) органа или ткани. Но запас стволовых клеток взрослого организма очень невелик (см. схема 3).