ПАЦИЕНТ В ЧАШКЕ ПЕТРИ

В интервью «ГА» доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией эпигенетики развития Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук Сурен ЗАКИЯН говорит о современном направлении биомедицинской науки, имеющем серьезные перспективы применения в медицинской практике.

- Г-н Закиян, какими исследованиями занимается ваша лаборатория?

- Сейчас наша лаборатория занимается моделированием наследственных форм болезней. Для этих исследований используются индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, которые могут дифференцироваться, то есть превращаться в специальных условиях практически во все виды клеток взрослого организма. Для того, чтобы получить плюрипотентные клетки, мы берём клетки крови, вносим и запускаем в них работу определенных генов, возвращая эти клетки в эмбриональное состояние.

- То есть вы используете высокие технологии?

- За последние 20 лет в биологической науке произошли чрезвычайно важные события, имеющие революционное значение для развития молекулярной и клеточной биологии. Был полностью расшифрован геном человека, получены индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, появились методы редактирования геномов. Эти достижения были отмечены Нобелевскими премиями 2012 и 2020 годов. Мы постоянно следим за новыми достижениями в биологии, осваиваем высокие технологии в этой области, что позволяет получать интересные научные результаты, которые имеют перспективы применения в практической медицине.

- Для чего вы переводите клетки крови в их первоначальное плюрипотентное состояние?

- Дело в том, что плюрипотентные стволовые клетки можно превратить практически в релеватные типы клеток в зависимости от поставленной задачи. Например, в заместительной тканевой терапии, где в лечебных целях используются полученные в лаборатории клетки и ткани и созданные из них препараты. Такая методика используется при выращивании трансплантатов. Ожидается, что введение клеток с исправленным геномом может компенсировать последствия мутаций и радикально исправить патологию. Мы создаем клеточные модели многих наследственных заболеваний и ищем эффективные пути их лечения.

- Вы создаете клеточные модели наследственных заболеваний, чтобы выявить условия и причины их возникновения?

- Фактически мы получаем пациента в чашке Петри. А это даёт возможность изучать молекулярные основы патогенеза болезней на клеточном уровне. Мы ищем молекулы-мишени, которые при взаимодействии с лекарственными препаратами изменяют свою функцию. То есть это - поиск возможностей лечения на клеточном уровне. Сегодня наиболее востребованной сферой применения индуцированных плюропотентных стволовых клеток являются фундаментальные и прикладные биомедицинские исследования, связанные с созданием и изучением ряда моделей наследственных заболеваний: нейродегенеративных, аутоиммунных, сердечно-сосудистых и других. Одна из важных областей применения этих клеток – фармакология, разработка новых лекарственных препаратов, которые испытываются на этих клетках.

- Какие перспективы вы связываете с этими исследованиями?

- Дело в том, что сегодня пациенты, страдающие многими наследственными заболеваниями – нейродегенеративными, сердечно-сосудистыми и т.д., могут рассчитывать только на симптоматическое лечение, когда снимаются проявления данного заболевания, а не устраняются причины патологии. А наши исследования направлены именно на то, чтобы устранить условия, при которых это заболевание развивается.

- Исследованиями каких заболеваний вы занимаетесь?

- Мы исследуем патогенез таких нейродегенеративных заболеваний, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, Хантингтона, бокового амиотрофического склероза (БАС), а также некоторых сердечно-сосудистых заболеваний, таких как синдром удлиненного интервала QT и гипертрофическая кардиомиопатия. Причем мы работаем с пациентами, но только на клеточном уровне.

- Каким образом?

- У пациента, поступившего в клинику с тем или иным заболеванием, мы берем 9 миллилитров крови и еще полмиллилитра для генетического анализа. Этого достаточно, чтобы перевести клетки из дифференцированного состояния в недифференцированное (плюрипотентное). Важно, что, получив от пациента эти стволовые клетки, мы можем дифференцировать их в любые другие в зависимости от специфики заболевания. Если это нейродегенеративное заболевание, мы получаем разные виды нейронов, а если сердечно-сосудистое - получаем кардиомиоциты, то есть клетки сердечной мышцы. Причем даже в чашке Петри можно посчитать число сократительных и электрических импульсов, что моделирует работу кардиомиоцитов.

- В чем преимущество проведения исследований на клетках, ведь, наверное, проследить процесс патогенеза заболеваний и испытать новые препараты можно и на животных моделях?

- Клетки размножаются очень быстро и такие исследования обходятся значительно дешевле, чем те, которые проводятся на экспериментальных животных. Причем результаты, полученные на клетках, полностью достоверны. В процессе исследований используются и клеточные, и животные модели, но на первом этапе имеет смысл работать на клеточном уровне. Это обходится гораздо дешевле, чем эксперименты на мелких животных. А полученные клетки мы замораживаем в жидком азоте и в любой момент можем их использовать, они сохраняются неограниченное время и после разморозки хорошо делятся, то есть при необходимости их можно получать в любом количестве. Получив такую клеточную модель, мы ее регистрируем, то есть у нас появляется "пациент" в чашке Петри, с которым можно работать.

- Результаты этих исследований на клеточном уровне индивидуальны или применимы к другим?

- Клинические проявления конкретного нейродегенеративного заболевания у разных пациентов могут быть очень похожи, но страдающие им больные могут быть носителями разных генетических вариантов, поэтому мы составляем карту конкретного пациента, чтобы врач знал, какой у него вариант. Это значительно расширяет возможности лечения, поскольку врач действует уже не только на основе общих проявлений болезни, но и на молекулярном уровне.

- Расскажите, пожалуйста, о вашей работе с Институтом молекулярной биологии Национальной академии наук Армении. Какие задачи реализует это сотрудничество?

- Наша первостепенная задача – создать банк клеточных линий, где будут содержаться индивидуальные данные. С согласия пациента у него берут кровь и получают клетки со всеми необходимыми характеристиками. Уже сегодня в Армении есть несколько первых клеточных линий. Эти клетки замораживаются и при необходимости используются. Забор крови делается и у здоровых, и у больных. Так, например, уже имеются данные по нескольким пациентам, страдающим средиземноморской лихорадкой, которую здесь называют армянской болезнью. Очень важно понять, почему в здоровой клетке начались патологические процессы, какие механизмы нарушились. Это подскажет не только путь лечения, но и возможности предупреждения развития заболевания. Необходимо создать в Ереване биомедицинский центр мирового уровня.

- Но ведь, наверное, это потребует серьезных вложений…

- Насколько я знаю из официальных источников, в Армении отмечается экономический рост. Значит, надо вкладывать средства в работу по улучшению здоровья населения. На Западе, а теперь уже и в России, это направление активно развивается. Необходимо создать биомедицинский комплекс, включающий несколько лабораторий, занимающихся молекулярно-генетическими, клеточными и другими исследованиями, а также клинику и реабилитационный центр. И мы уже продвигаемся к этой цели. В Институте молекулярной биологии создается необходимая инфраструктура.

- Что это даст?

- Это позволит лечить все наследственные формы заболеваний, изучать молекулярные основы патогенеза болезней для поиска мишеней лекарственных препаратов. Это - реальный шаг к медицине будущего, к внедрению высоких технологий в практическую медицину. Клеточная терапия, использующая клеточные технологии, уже существует, а в перспективе это - возможность лечения редких заболеваний, что пока еще невозможно. И чтобы не опоздать, безнадежно не отстать от мировых тенденций развития, начинать эти работы надо уже сегодня. С директором Института молекулярной биологии Арсеном Аракеляном и заведующей кафедры биоинженерии, биоинформатики и молекулярной биологии Института биомедицины Российско-Армянского университета Роксаной Захарян мы разработали концепцию развития биомедицинского центра. Это уже обоснованный проект, который будет представлен правительству Армении. Будет хорошо, если к финансированию нового центра подключится и бизнес - хотя бы несколько крупных компаний. Эти вложения, несомненно, окупятся, а средств на создание этого центра потребуется значительно меньше, чем на лечение тяжелых больных, страдающих наследственными заболеваниями.

 Пользуясь случаем, я хотел бы напомнить нашим коллегам из Армении, что с 11 по 13 сентября 2023 года в Новосибирске будет проходить конгресс CRISPR 2023, и мы будем рады принять всех желающих. Информационный сайт конгресса: https://conf.icgbio.ru/crispr2023/.