Ближайшие российские конференции:
 
 
Сервис предоставлен Конференции.ru ©

Завтра уже наступило

№ 12(135), 28.12.2016 г.
Многоплановые исследования последнего десятилетия  стали  фундаментом революционных изменений в медицине: совершенно иной стала медицинская химия, быстро развиваются биотехнологии, позволяющие создавать принципиально новые средства диагностики и терапии, появились такие биомедицинские направления, как синтетическая биология и синтетическая иммунология. Все это может быть востребовано для реальной медицины уже сейчас. Разработаны не только точные методы диагностики: МРТ, биохимические, генетические анализы и прочее, но совершенно иным стал подход к созданию терапевтических веществ. Если раньше их обнаруживали среди природных веществ случайно, то теперь биологическую активность химических соединений научились прогнозировать: исходя из формулы, можно ожидать, что это вещество будет делать в организме. И, наоборот,  с помощью разработанных в последние годы методов можно конструировать вещества, которые будут действовать на определенные биологические мишени — белки или нуклеиновые кислоты. По мнению Валентина Викторовича, в контексте этих революционных преобразований следует уделить особое внимание следующим главным направлениям. 

Создание ген-направленных биологически активных веществ

Впервые в мире работы по созданию ген-направленных биологически активных веществ на основе олигонуклеотидов (фрагментов нуклеиновых кислот) были начаты в Новосибирском научном центре полвека назад под руководством академика Д. Г. Кнорре. Сибирским ученым удалось разработать теоретические подходы  к созданию средств направленного воздействия на ДНК и РНК, получить необходимые варианты препаратов на основе олигонуклеотидов, продемонстрировать их работоспособность в модельных опытах и в клетках животных и человека. Эти работы получили в дальнейшем развитие в США и странах Европы, и сегодня препараты на основе олигонуклеотидов широко используются для решения ряда биологических задач и для терапии заболеваний. Терапевтические нуклеиновые кислоты — пожалуй, самое важное направление в области биофармацевтики. В последние годы были выполнены исследования огромной важности: было показано, что существуют природные механизмы воздействия на нуклеиновые кислоты с помощью комплекса природных РНК и белков. РНК играет роль избирательного агента, направляющего белок на заданные последовательности РНК или ДНК. На базе таких природных систем в настоящее время успешно разрабатываются средства геномного редактирования — препараты, способные вносить заданные изменения в определенные гены. Произошла совершенно революционная вещь — поняв, по какому принципу Природа использует этот механизм, исследователи пришли к выводу: по этим природным лекалам можно сделать вещества, действующие на определенные гены.  Уже сегодня стоимость патентов в этой области оценивается миллиардами долларов. 
Ряд фирм уже проводит испытания новых препаратов —  средств геномного редактирования для борьбы с вирусными инфекциями и для коррекции генов, ответственных за генетические и опухолевые заболевания. Очевидно, ученых, открывших системы геномного редактирования, ждет Нобелевская премия.

Интеллектуальные материалы для медицины и синтетическая биология

Химики успешно работают над созданием «умных» материалов для медицины — программируемых наноразмерных структур, способных избирательно взаимодействовать с определенными клетками и доставлять в них лекарства, генерировать сигналы, взаимодействуя с заданными молекулами. Быстро развиваются технологии, позволяющие получать объемные структуры, построенные из клеток заданного типа для целей регенеративной медицины. Ученые научились работать со стволовыми клетками и получать так называемые индуцированные стволовые клетки из дифференцированных клеток, таких как клетки кожи. 
Одно из простых и перспективных направлений применения стволовых клеток — получение так называемых моделей болезней. Можно, например, внести изменения в какой-то ген клетки человека с помощью упомянутой системы геномного редактирования и посмотреть, что будет со свойствами этой клетки, чтобы понять, не связаны ли функции этого гена с заболеваниями. А можно взять клетку больного человека, из нее получить стволовую клетку, из нее — клетки различных тканей и использовать их как системы  тестирования для поиска препаратов, корректирующих ответственные за болезнь нарушения. 
В Новосибирском научном центре такие исследования успешно ведет коллектив сотрудников НИИПК, ИХБФМ СО РАН и ИЦиГ СО РАН под руководством профессора С. М. Закияна. 
Другой пример использования модели — клеточная культура, содержащая клетки сердечной мышцы. Искусственно выращенное образование из клеток пульсирует, как это делают клетки в составе сердечной мышцы,  в пробирке. А ученые тестируют — какие вещества ускоряют или замедляют эту пульсацию, с целью обнаружения средств регуляции сердечной деятельности. Такие работы ведутся коллективом С. М. Закияна, аналогичные исследования развивают крупные фармацевтические фирмы, например, всемирно известная компания «Такеда».
Вообще работа со стволовыми клетками — тема огромная, открытия следуют одно за другим. Например, выяснилось, что  все клетки, в том числе стволовые,  выделяют в среду везикулы, содержащие нуклеиновые кислоты и белки. Эти везикулы, наиболее известными из которых являются экзосомы, доставляют свой груз — регуляторные РНК и белки в определенные клетки, что оказывает мощное воздействие на клеточные процессы.  Есть негативные варианты такого воздействия: например, опухолевые клетки выделяют такие экзосомы, которые действуют на клетки окружающих тканей и изменяют их свойства, помогая опухоли разрастаться дальше. Экзосомы же здоровых клеток, напротив, тормозят вредные процессы. 
Очевидное приложение клеточных технологий — это регенерация органов и тканей, получение искусственных построенных из клеток объемных структур. Перспективы здесь огромны, и первые практические результаты уже получены. Для выращивания  трехмерных клеточно-наполненных структур необходимы матрицы-шаблоны из синтетических или природных материалов, и это большая область для работы химиков и биологов. В ИХБФМ СО РАН совместно с НИИПК МЗ уже делаются протезы сосудов и более сложные структуры —  изготовленные из полимерных волокон  трубочки и сердечные клапаны.  Из нескольких видов полимеров методом электроспиннинга «плетется» объемная конструкция, содержащая  лекарственные препараты, необходимые для регуляции роста клеток, и эту конструкцию заселяют клетками. 

Микроорганизмы и наше здоровье

Взаимодействие человеческого организма и микроорганизмов — вечная тема медицины. В нынешнем году исполнилось 100 лет от начала работы с самыми маленькими организмами на земле — вирусами. Было выяснено, что основным фактором, препятствующим безудержному росту численности микробной флоры, являются бактериофаги — «пожиратели бактерий». Способность бактериофагов поражать лишь определенные штаммы бактерий стали использовать как очень точное и безопасное средство борьбы с бактериальными инфекциями у человека и животных практически с самого момента их открытия в начале прошлого века. Одна из драматических страниц истории применения бактериофагов: произведенный в осажденном Сталинграде препарат бактериофагов позволил избежать эпидемии холеры.  Фаговая терапия — простейший эффективный вариант живого «биологического оружия» человека, использующегося для борьбы с опасными бактериями.
 «В связи с распространением антибиотикоусточивых микроорганизмов во всех развитых странах активизировались исследования, цель которых — создание новых медицинских технологий лечения и профилактики инфекционных заболеваний. Фаготерапия — перспективнейшее направление терапии инфекционных заболеваний, которая должна стать важнейшей частью персонализированной медицины 
XXI века»,— убежден академик Власов. В настоящее время в США бактериофаги применяются как средства дезинфекции в различных областях сельского хозяйства, ведутся испытания препаратов бактериофагов в клиниках. Россия — единственная страна, где бактериофаги производятся промышленно компанией «Микроген» и препараты бактериофагов разрешены для применения в клинике. Проблема в том, что современная практическая медицина в нашей стране не готова предоставить пациентам помощь, используя подходы персонализированной терапии. Дело в том, что помочь пациенту можно только в том случае, если подобрать конкретно для него действующие на его бактерии препараты бактериофага. Пока в наших больницах этого  не делают, но придет время, и пациентов будут лечить именно таким методом. 
Чрезвычайно важным достижением последних лет стала разработка технологий получения онколитических вирусов — вирусов, способных избирательно убивать раковые клетки. Первые вирусные препараты для лечения опухолей зарегистрированы и применяются в Китае,   идут испытания  в США. В этой области вирусологии успешно работают ученые НГУ, ГНЦ ВБ «Вектор», московского Института молекулярной биологии РАН.
Еще одна новая перспективная область микробиологических исследований — метагеномика, изучение сообществ микроорганизмов. 
Бактериальное сообщество, населяющее наш организм (а это килограммы бактерий), не просто живет на нашей коже, в кишечнике и других органах, но осуществляет огромную работу по поддержанию нашего здоровья. Сообщество микробов кишечника является по сути важным органом, от которого зависит очень многое, в том числе состояние нашей нервной и иммунной систем. Поэтому о микробиоме следует неустанно заботиться. 
Мы же, заболев, неделями принимаем антибиотики, отравляя свой микробиом, который впоследствии  приходит в себя месяцами. Иногда ситуация становится опасной, когда в процессе восстановления поврежденной кишечной флоры происходит избирательный рост вредных микробов. Один из известных примеров — развитие тяжелой диареи, от которой антибиотики не помогают, а только усугубляют ее. До недавнего времени в США от такого заболевания ежегодно  умирали тысячи человек. Оказывается, спасти человека в подобной ситуации можно простой пересадкой микробиоты человека от здорового донора. Обычно излечение наступает уже на следующий день. Впервые такое лечение применили в Австралии, теперь с успехом применяют в США и ведущих европейских странах. Процедура лечения простейшая, но требует соблюдения безопасности (обследование донора) и средств доставки микробиоты в нужный отдел кишечника — доктора это умеют. 
Фекотансплантация — это не только лечение диареи. Показано, что с помощью той же процедуры, используя микробиом здорового донора, можно, например,  помочь пациенту избавиться от избыточного веса. До недавнего времени в нашей стране проводил лечение с помощью фекотрансплантации только один центр — новосибирский Центр новых медицинских технологий. Недавно процедура стала доступной для жителей Москвы. 

Ген нам в помощь

Разговор о состоянии микробиоты человека вновь возвращает нас к теме персонализированной медицины, связанной с еще одним важнейшим направлением  современных методов диагностики и характеризации организма — оценкой статуса иммунной системы и генетической паспортизацией — совокупностью необходимых знаний для оценки здоровья конкретного пациента. Работа в этом русле группы ученых ИХБФМ и их московских коллег была отмечена в прошлом году премией «Призвание» — за раннюю диагностику нарушений иммунной системы у детей. Генетические  анализы сегодня проводят в Центре новых медицинских технологий,  определение статуса иммунной системы — в Институте клинической иммунологии СО РАН. 
«Медицина будущего — это в значительной степени медицина превентивная, не позволяющая человеку  заболеть, — делится соображениями Валентин Викторович. — Главное не опоздать… У нас очень хороший областной онкологический диспансер, но нередко люди из глубинки попадают туда в состоянии, когда сделать уже ничего нельзя. А сделать можно было бы многое. Медицина продвинулась настолько, что вовремя обнаруженную опухоль можно удалить бесследно. У того же Центра новых медицинских технологий самый большой в стране опыт по малоинвазивному удалению опухоли молочной железы. На ранней стадии опухоль удаляется через маленький прокол — быстро и бесследно».
Прогресс в медицинских технологиях впечатляющ: малоинвазивные, не калечащие операции, ранняя точная диагностика, миниатюрные носимые приборы, регистрирующие сердечный ритм, давление, качество сна, компьютерные программы, обрабатывающие эту информацию. Лидер в данной области — компания Welltory, созданная новосибирскими специалистами, разработала комплексные технологии контроля за состоянием здоровья и для больных, и для здоровых.
Полученные с миниатюрных датчиков сигналы поступают  на мобильный телефон или на компьютер врача. Разработанные специалистами программы анализируют массив данных и информируют пациента о возможных проблемах, а также выдают при необходимости рекомендации о внесении изменений в режим питания, двигательной активности, сна и т. д. Благодаря этому человек группы риска находится в постоянном поле зрения, а здоровый — предупрежден и ориентирован на правильный образ жизни. 

Кадры, которые должны решить все

И это — не медицина будущего. Будущее уже началось сегодня — уверен Валентин Викторович. События развиваются быстро, и наука в данной области стала реальной производительной силой. В Новосибирске сформировался центр компетенций по разработке биомедицинских технологий. Здесь есть все: НГУ, институты РАН, два технопарка, заселенные эффективными компаниями. Ускорить прогресс можно, стимулируя развитие принципиально новых технологий, поддерживая образование новых компаний. ФАНО России выступило с инициативой поддержки компаний-стартапов, создающих биомедицинские технологии. Прорабатывается вопрос запуска пилотного проекта по массовой организации таких компаний содружеством НГУ, институтов РАН и технопарков. Алгоритм проекта его таков: студентам НГУ предоставляется возможность  сразу же, с первого курса запланировать на окончание вуза создание компании. Заинтересовавшиеся этой перспективой  смогут на протяжении учебы факультативно посещать специально организованный предпринимательский ликбез, а дипломные проекты посвятить идее создания конкретного продукта, прибора или технологии. Отслеживать, корректировать эту работу и оказывать необходимую помощь будут специальные технологические советы. В момент окончания университета и завершения формирования идеи наступит решительный момент: ФАНО выделит конкретному институту, связанному со студенческим проектом тематически, необходимые средства для развития этого проекта в течение трех лет. Автор идеи может сформировать свою команду —  фактически создать некую стартап-компанию. На этом этапе подключается уже и технопарк. Все условия созданы: ученые научили думать, технопарк — планировать конкретику.
«В нашем Институте химической биологии и фундаментальной медицины мы нечто подобное делаем уже давно. Центр новых медицинских технологий совместно с Институтом автоматики и электрометрии сделали миниатюрный носимый бесконтактный кардиограф. Сотрудниками института создан ряд компаний, обеспечивающих страну важными препаратами, компонентами диагностических систем и экспортирующих свою продукцию в страны Европы и в США».  
И, пожалуй, вот так, на полуслове, разговор можно и завершить. Пока. Потому что движение продолжается, вопросы остаются открытыми, и многое, на самом деле, еще впереди.
Наталья СЕКРЕТ
Просмотров: 600