В апреле этого года СФУ посетил учёный из Шотландии, с родины овечки Долли, ведущий исследователь центра регенеративной медицины Эдинбургского университета Станислав Александрович РЫБЦОВ — бывший выпускник СФУ (КГУ, 1984 г.). Мы беседуем о вкладе современной биологии в медицинские исследования и регенеративную медицину; о том, что требуется для развития науки в России, Британии и других странах.
Щепетильная тема
— Станислав Александрович, почему вы работаете именно в Великобритании?
— За рубежом я работаю с 2000 года. Сначала в США занимался иммунологией, т.е. природным иммунитетом, воздействием генов семейства фактора некроза опухоли (tumor necrosis factor, TNF) на развитие тканей иммунитета. Потом переехал в Швейцарию, где четыре года тоже занимался иммунитетом, но уже адаптивной его частью. После перебрался в Британию, где законодательство — одно из самых продвинутых и либеральных в мире и позволяет работать с эмбриональным материалом, в том числе и человеческим. Британцы первыми приняли закон, регулирующий получение эмбрионального материала, его контроль и т.д. В основе этого закона лежит так называемый доклад Полкингхорна (Polkinghorne Report), изданный британским парламентом ещё в 1989 г. Но есть в мире страны, где это законодательство просто отсутствует. В России только-только его начали развивать, например, с первого января 2017 года вступил в силу закон о биомедицинских клеточных продуктах. Дело в том, что работа со стволовыми клетками всегда связана с эмбриональным материалом. А это очень щепетильная тема…
Станислав Рыбцов с аспирантками на Дне открытых дверей Эдинбургского университета
Года три назад на первом канале российского телевидения шла передача и обсуждался вопрос об абортах. Одна женщина говорила, что, дескать, нужно игнорировать мнение православных о запрете абортов. А я бы хотел вернуться к опыту Британии, где законодательство по эмбриональному материалу — это баланс между мнением общества и необходимостью использовать этот материал в медицинских целях. Важно, КАК учёные и медики смогут объяснить обществу эту жизненную необходимость. Есть несколько основных аргументов — помощь больным людям, разработка новых способов лечения смертельных и неизлечимых заболеваний; получение новых знаний о биологии человека, улучшение методов искусственной фертилизации (оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом в пробирке, — прим. автора). Вот эти темы и нужно доносить до общества, а на аргумент «на всё божья воля» надо отвечать, что божья воля также распространяется на докторов и учёных, которые помогают больному справиться с недугом.
Если в Германии католическая церковь оказывает существенное влияние на общество, то и законодательство идёт у неё на поводу под влиянием общественного мнения католического большинства (там существенно ограничили работу с человеческими эмбрионами и запретили патентование биотехнологических клеточных препаратов, получаемых из эмбриональных стволовых клеток). В Британии же учитывают, что дискуссия между различными религиозными организациями — очень важная часть законодательного процесса. Таким образом, хоть религиозные группы и оказывают большое влияние на общество и законодательство — они лишь часть его.
Химеры, несущие благо
В русском языке слово «химера» в переносном смысле — необоснованная, несбыточная идея. В греческой мифологии — чудовище с головой и шеей льва, туловищем козы, хвостом в виде змеи. А вот в учёной среде — это организм, состоящий из генетически разнородных клеток — вполне себе полезная штука, один из способов создания искусственных органов.
— Сейчас вышло много интересных работ по созданию химер, — просвещает С.А. Рыбцов. — Сами понимаете, выращивать орган с нуля в пробирке — это довольно сложная задача. Когда же выводят химеру — берут ранний эмбрион (например, быка или свиньи) и смешивают с эмбриональными стволовыми клетками человека. После подсадки в матку животного начинает развиваться эмбрион, ткани которого будут состоять из человеческих клеток и клеток животного.
Законодательство в Британии раньше было очень строгое, разрешали подсаживать в матку коровы или свиньи (срок беременности такой же, как у человека) и выращивать эмбрион только до 14-го дня развития. Однако если развить эмбрион чуть-чуть подольше, то появляются зачатки органов, и тогда можно наблюдать вклад в зачатки органов человеческих клеток. И в январе 2017 года продлили срок разрешённого развития эмбриона в матке с 14 до 28 дней. Так, в Эдинбурге уже получена иммунодефицитная свинья, которая фактически принимает без отторжения любые органы человека и животных. В ней можно было бы выращивать человеские органы и ткани.
Кроме того, если взять стволовые клетки животного, в которых будут выключены гены, отвечающие за развитие какого-то определённого органа, то человеческие клетки, имея преимущество, будут фактически создавать «заказанный» человеческий орган, скажем, почку или сердце, и не нужно будет годами ждать донора…
Пока эти эксперименты только начинаются и до клинической практики ещё далеко. Например, полученный вклад человеческих клеток в эмбрион свиньи всего около 0,001%, но это позволяет уже сейчас использовать такие ткани для проверки лекарств, исследования человеческих болезней и понимания особенностей регенерации органов. России важно не пропустить момент и включиться в подобные исследования, чтобы в будущем не стоять в очереди на покупку продуктов новых медицинских технологий за большие деньги.
С. Рыбцов в СФУ, с директором Института фундаментальной биологии и биотехнологии В. Сапожниковым
Сердце на вырост
В начале апреля 2017 года зарубежные и российские СМИ, в том числе «РИА Новости», опубликовали сообщение о том, что японские учёные успешно применили мускульные «заплатки» из стволовых клеток для лечения людей, страдающих от сердечной недостаточности. Если бы не эта смелость, некоторые пациенты просто могли не дожить до трансплантации. А ещё раньше японские учёные собрали из стволовых клеток полноценные копии различных органов, таких как почки, печень.
— Станислав Александрович, какие ещё есть важные исследования последних лет в области биологии применительно к регенеративной медицине?
— На смену эмбриональным стволовым клеткам приходят индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК/ iPSС) — это самое большое открытие в биологии последних лет профессора Киотского университета Синъя Яманаки (в 2012 году он получил за них Нобелевскую премию). Клетки iPSC позволяют обойти этические проблемы использования ранних эмбрионов человека и могут быть выделены из различных тканей взрослого организма. Из любого человека можно создать такую клетку. Затем человеческие стволовые клетки смешать со стволовыми клетками животного и получить химеру. При подсадке в матку, например иммунодефицитной свиньи, можно получить эмбриона, который содержит ваши органы и ткани. Так в будущем при развитии этих технологий возможно вырастить, скажем, сердце полностью с вашими клетками. Абсолютно ваше!
Обновлённая кровь
— Рак крови — одно из самых страшных заболеваний современности. Какие эксперименты в гематологии вселяют надежду?
— Можно вырастить для себя новую кровь. В центре регенеративной медицины в Британии мы исследуем кроветворение и обнаружили, что первая стволовая клетка крови возникает на 32-й день развития эмбриона в его аорте, а приблизительно на 45-50-й день эти клетки мигрируют в эмбриональную печень и там размножаются.
Созданы иммунодефицитные мыши — NSG. У такого животного выключено два гена — ген, отвечающий за размножение t— и b-клеток, и ген, отвечающий за то, чтобы эти клетки созревали. Кроме того, у этой мыши очень плохо работают макрофаги, т.е. фактически почти вся иммунная система выключена. Эта мышь удобна тем, что можно в неё поместить любые человеческие ткани и их исследовать, и она не будет их отторгать. Мы поместили в животное одну кроветворную стволовую клетку, и в течение 6 месяцев эта клетка размножилась до тысячи. Если из мыши взять полученные новые стволовые клетки крови, то десяти будет достаточно, чтобы восстановить иммунную систему взрослого человека! То есть если в мышь подсадить одну такую стволовую клетку абортивного эмбриона, то полученных клеток хватит на восстановление иммунитета у 100 больных! Главное, чтобы данный эмбрион совпадал по генам гистосовместимости с пациентами — это один из самых больших шагов, сделанный именно в британской науке. Удалось получить и размножить стволовые клетки с высокой регенеративной способностью.
Другое направление — это получение эмбриональных химер, где есть вклад в стволовые клетки крови. В этом случае можно будет создавать стволовые клетки крови из iPSC-клеток, полученных от пациента. То есть создавать его собственную кровь и клетки иммунной системы. Работа в этом направлении начата в 2017 году в Рослине, в том самом институте, где была клонирована овечка Долли.
Природа мстит…
— Кстати, как далеко продвинулась наука после эксперимента с Долли, кого ещё и насколько успешно удалось клонировать, жестоко ли мстит природа?..
— В Рослине всё время кого-то клонируют. Насколько оправданы такие эксперименты? С одной стороны, важно подтвердить принцип, что МОЖНО это сделать, а с другой — реально помогать людям. Взять хотя бы экстракорпоральное оплодотворение. Или недавно британские учёные помогли женщине с тяжёлым наследственным заболеванием. От трёх здоровых людей для неё получили эмбрион (от самой пациентки взяли только ядро, от здоровой женщины-донора — яйцеклетку, в которую поместили ядро пациентки и оплодотворили спермой от мужа пациентки). В результате она родила здорового ребёнка с нормальными рибосомами. Клонирование превратилось в техническую процедуру. И клонировать сегодня человека, взяв ядро из клетки кожи, вполне возможно. Если бы стояла такая задача, то её бы давно решили.
Сейчас в Японии профессор Яманака занимается очень важным вопросом — сравнивает клетки, которые он репрограммировал из кожи, со стволовыми, полученными из эмбрионов, и находит массу отличий. Возможно, часть генов не проходит репрограммирование, и в результате мы получаем некий не совсем молодой организм.
Так зачем клонировать людей? Скорее всего, потомков постигнет участь овечки Долли, которая не очень хорошо себя чувствовала, потому что на современном этапе развития науки мы не достигли даже миллионной доли того, что подвластно Богу...
Запретить нельзя разрешить
— Станислав Александрович, получается, законодательство Туманного Альбиона способствует прорыву в науке и медицине?
— Многие ругаются, что британское законодательство заставляет людей заниматься некой бюрократией. Разрешение по работе с пуповинной кровью мы получали приблизительно год. Но дело в том, что в Британии — самая быстрая бюрократия. Всё делается в установленный срок по письмам, по звонкам, а хождения по инстанциям сведены к минимуму. Конечно, получение разрешения на работу с эмбриональным, человеческим материалом, со стволовыми клетками, с химерами занимает довольно много времени, но это законодательство.
В Китае не так давно были сделаны эксперименты, когда брали оплодотворённую яйцеклетку и во время её деления, с помощью недавно открытой системы CRISPR/CAS9, убирали мутацию (бета-талассемия), вызывающую наследственное заболевание крови, когда человек рождался с анемией, с дефектами развития. То есть геномодифицировали эмбрион. Через год та же группа внесла мутацию в рецептор CCR5. Делеция (от лат. Deletio — уничтожение) части гена CCR5 приводит к невозможности присоединения вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) к Т-клетке. Таким образом, мутантный эмбрион получил устойчивость к СПИДу. Именно в Британии учёные подняли вопрос: смотрите, в Китае делают, а у нас законодательство запрещает генные манипуляции с человеческими эмбрионами. В 2015 году китайские учёные сделали открытие, и буквально через несколько месяцев после их публикации британцы обратились в специальные органы, написали квалифицированную заявку, обосновали её. В течение года проходила проверка, и разрешение на данные эксперименты было получено.
Такая же процедура была узаконена в январе этого года, когда учёные обосновали необходимость продления срока экспериментального развития человеческих химер до 28 дней в матке животных. После общественной дискуссии и законодательного обсуждения такая поправка была принята.
Почему бы и в России не объяснить обществу, насколько важно работать с эмбриональным материалом? Пока же мнение отдельных социальных групп иногда приводит к запретительным мерам в этом вопросе.
Вложение в будущее
— Вы думаете, я работаю в Британии потому, что там колбаса толще? — шутит британский учёный с красноярскими корнями и российским гражданством. — Британия не является богатейшей страной мира — Германия богаче, и в Швейцарии, где я тоже работал, очень хорошие зарплаты. Но при всех равных условиях в Британии очень большое внимание уделяют науке, её финансированию, и учёных не беспокоит вопрос, как завтра получить реагенты. А для России, насколько я знаю, это одна из самых основных проблем.
Если говорить о грантах, то в сравнении картина выглядит так: что в России считается мега, в Британии называется программный грант, и его в нашем центре, например, имеет каждая третья исследовательская группа. А если учесть, что ещё и реагенты в России в два-три раза дороже, потому что все они импортные, и оборудование тоже импортное — вовсе безрадостная картина получается.
Если объявлена программа импортозамещения, то в первую очередь замещение должно происходить в науке! В России производят прекрасные ферменты. Знаю, что с 90-х годов работает новосибирская компания «Сибэнзим», продающая свою продукцию даже за рубеж. Много чего ещё можно организовать в нашей стране, если приложить немного усилий. Хотя я понимаю экономические проблемы, с этим связанные. Однако есть люди, отдельные лаборатории, которые кричат: дайте нам эти реагенты! Конечно, чтобы произвести для них небольшое количество реагентов, затевать большую промышленность невыгодно. Но Советский Союз как-то решал эту проблему, говорили «надо» — и делали! А сейчас, если производство в биологии убыточно, хотя просто жизненно необходимо и для больных, и для учёных, его просто не будут поддерживать, потому что невыгодно. Однако если оценить, какие затраты идут на закупки реагентов за рубежом и то, что рынок высокотехнологичных продуктов растёт в геометрической прогрессии, то уверен — сразу это окажется выгодным.
В Британии всё проще: она включена в мировую систему и в связи с тем, что внутри общего рынка — минимальные пошлины, все американские компании там присутствуют и продают ферменты и другие необходимые для нашей работы компоненты. Большой рынок окупает затраты.
В треугольнике
Станислав Рыбцов убеждён в том, что помимо хорошего финансирования науки, в том числе исследований в области регенеративной медицины, нужна чёткая логистика, взаимодействие между академическими институтами, индустрией, которая производит современное оборудование, наращивает и дифференцирует в достаточном количестве нужные клетки. Нужна также связь с поликлиниками, где работают очень квалифицированные доктора.
— В Эдинбургском университете центр регенеративной медицины построен рядом с вузовским госпиталем, — рассказывает Станислав Александрович. — Есть свой «биоинкубатор», где выращивают стартапы те компании, которые будут производить что-то для медицины. Интересно, что британцы специально построили этот «треугольник», чтобы было взаимодействие. Когда всё вырастет и принесёт некие конкретные плоды, можно очень легко перемещать знания и создавать технологии, востребованные медициной.
Перезагрузка
— Существуют ли ткани или органы в организме человека, вообще не поддающиеся регенерации? Например, зубы у взрослых людей?
— Японцы уже работают по восстановлению зубов на крысах — выращивают зачатки и получают новые зубы. Но эта работа связана со строжайшим контролем качества. Допустим, получили вы зачаток зуба, а у вас там содержатся клетки мутированные или недифференцированные (незрелые), в результате у кого-то может вырасти зуб с опухолью. Такие работы очень важны, продвигаются очень быстро, учёные публикуют много статей, но в клинику пока мало чего идёт…
— Это ведь британские учёные первыми выявили повышенную способность печени к регенерации и пришли к выводу, что стимуляция естественной регенерации может быть даже эффективнее пересадки?
— То, что печень быстро регенерирует — известная вещь. В Британии, и особенно в Шотландии, где я сейчас работаю, высокий уровень алкоголизма — люди пьют, курят, болеют гепатитами, циррозы печени часто случаются. Пересадка является одним из основных спасительных методов, но сейчас в нашем институте исследуют, как можно собственную печень без пересадки наполнить клетками, способными её регенерировать. Работы пока проводятся на мышах и довольно успешно. Насколько быстро это пойдёт в клинику — сказать сложно, но если это случится, то людям, больным циррозом, достаточно будет просто сделать укол в печень, чтобы через какое-то время она регенерировала.
— И напоследок: будут ли только богатые люди иметь возможность пересаживать себе семь раз сердце, как Рокфеллер, и вообще продлять себе жизнь до максимума, или когда-то чудеса медицины станут массово доступны?
— Если человек ведёт здоровый образ жизни — не курит, не пьёт, соблюдает низкокалорийную диету, занимается своим здоровьем — он легко проживёт до 80-90 лет. Хотя многое зависит и от генетики. В нашей лаборатории мы пытаемся понять, почему эмбриональные стволовые клетки обладают экстраординарным регенеративным потенциалом и почему одна такая клетка даёт тысячи потомков с очень мощным потенциалом в отличие от взрослых стволовых клеток. Сейчас мы делаем такие эксперименты, смотрим различия в генах, но всё это занимает массу времени. Тот же Рокфеллер прожил до 105 лет. Всеми своими манипуляциями и несколькими пересадками сердца он добавил себе лет 15-20. Но на свете не так много людей, у которых возникает критическая ситуация и срочно нужна пересадка органа. Большинство из нас просто убивают своё здоровье тем, что ведут нездоровый образ жизни.
Регенеративная медицина состоит из двух вещей: первая — помощь больному, восстановление иммунной системы, когда это уже необходимо; а вторая — профилактика заболеваний. Одна моя знакомая любит ездить на тропические острова и занимается там подводным плаванием. Она рассказывает, что когда проводит на островах месяц — у неё перезагружается иммунная система. Вокруг Красноярска прекрасные места — тайга, обалденная природа! Если люди будут ходить в лес, в горы, отдыхать на том же Байкале, на источниках, то регенеративной медицине нечего будет делать. Нам останется лишь работать над тем, как продлять жизнь после 90 лет!..
Вера КИРИЧЕНКО