Эксперт Эксперт - Эксперт № 12 (2013)
Понятно, что японцы изо всех сил стремятся быть пионерами в области, в которой их соотечественник совершил форменный переворот. Правительство выделяет на стволовые клетки беспрецедентные инвестиции, в этом году — 21,4 млрд иен. Ожидается, что ближайшие десять лет будут объявлены японским правительством «десятилетием iPS» с бюджетом около 90 млрд иен.
Сейчас объем мирового рынка регенеративной медицины составляет примерно 3,6 млрд долларов, а к 2030 году, по прогнозам японского правительства, он достигнет более 180 млрд долларов. С введением новых регенеративных технологий затраты на лечение, по мнению японского министерства здравоохранения, могут сократиться на 60%, ведь с их помощью можно будет лечить очень многие болезни, в том числе пока не поддающиеся стандартной терапии.
Нужно тыкать в гены пальцами
Понимание роли генов в клетке и возможности манипулировать ими помогли созданию iPS. Эти же знания привели к идее лечения генами. Если болезнь связана с мутацией в каком-то гене, то совершенно естественно желание заменить его на здоровый. Идеи о возможности введения правильных или здоровых генов с целью лечения высказывались еще с 1970-х, после эпохального открытия ДНК. С тех пор ученые многому научились: они могут делать конструкции с нужным правильным геном и вирусной основой, которая будет «провозить» ген в ядро. Ученые используют свойство вируса проникать в ядро, где, собственно, и хранится ДНК. Но до клиники дело не доходило. Слишком много еще оставалось проблем. Во-первых, хотя вирус технологически лишался возможности размножаться в клетке, он все равно мог вызвать непредсказуемые реакции организма; во-вторых, конструкция могла встроиться в любое место генома и теоретически нарушить работу других генов. А могла вообще никуда не встроиться и не дать никакого эффекта. Шли многочисленные исследования, в основном на животных. В исключительных случаях разрешалось применение не очень проверенной генной терапии. Первый такой случай произошел в 1990 году. Уильям Андерсен впервые применил генную терапию для Ашанти де Сильва , девочки, которой не было и пяти лет. У нее была страшная, не совместимая с жизнью болезнь — врожденный иммунодефицит — вследствие дефекта в гене, кодирующем фермент аденозиндезаминазу (ADA). Дети с таким диагнозом не могут сопротивляться инфекциям, поэтому какое-то время они живут в своеобразном стерильном пузыре. Андерсен взял у Ашанти клетки костного мозга, внедрил в них здоровый ген ADA, нарастил эти клетки в культуре и ввел в организм девочки. Таких процедур ей делали несколько. Сейчас Ашанти около тридцати, она работает, у нее есть дети. Этот опыт чрезвычайно вдохновил и ученых, и врачей, и общественность. Правда, после пары случаев гибели пациентов, к которым была применена генная терапия (хотя и не было доказано, что виноваты генные методы), исследователей попросили не торопиться лечить людей.
Ученые думали, как можно осуществить встраивание нужного гена в геном. С некоторых пор стало известно, что в природе такие вставки происходят, например, при зачатии ребенка: смешиваясь, хромосомы мамы и папы могут обмениваться частями ДНК. Но как добиться такого направленного обмена во взрослом состоянии? Помогло открытие неких белков, которые назвали «цинковыми пальцами». «Кстати, одним из авторов этого открытия был наш соотечественник из биотехнологической компании Sangamo BioSciences Федор Урнов, — рассказывает Сергей Киселев. — Ученые показали, что “цинковые пальцы” могут легко прилипать к соответствующим участкам ДНК». Используя эти качества, исследователи синтезировали много конструкций с такими белками, которые могли не только швартоваться в определенных местах генома, но и вырезать, к примеру, испорченный ген, чтобы на его место мог встроиться специально запущенный в клетку здоровый ген. Правда, эту технологию быстро прикупила другая американская компания, которая продает такие белки за приличные деньги. Однако исследователи нашли выход. «Существуют похожие белки растительного происхождения, так называемые талены, — продолжает Киселев. — К тому же выяснилось, что их возможности гораздо шире, чем у “цинковых пальцев”, работать с ними легче, и они могут быть более эффективными. Поэтому конструкции с таленами позволяют проводить почти ювелирное редактирование генома в клетках». Кстати, журнал Science назвал эту технологию одним из десяти научных прорывов наряду с созданием iPS.
Параллельно велись поиски других методов, которые могли бы корректировать работу поломанных генов. К примеру, Мицуо Осимура из Университета Тоттори в 2011 году предложил свою технологию генной терапии для лечения генетического заболевания — миодистрофии Дюшена, в результате которого нарушается работа мышечного аппарата. Осимура делает дополнительную искусственную хромосому, в которой находится нужный ген без мутации, вставляет хромосому в стволовую клетку и затем запускает в организм. Осимура публиковал результаты своих успешных опытов на мышах. «Эта технология может быть хороша, когда нужно исправить работу какого-нибудь очень большого гена, например дистрофина. К его колоссальному размеру трудно подобрать “пальцы” или талены», — говорит Сергей Киселев. Впрочем, такие методы пока направлены на замену одного гена, а это касается примерно 10% всех генетических заболеваний. «Лечение так называемых мультигенных болезней, к которым, в частности, относится рак, — гораздо более сложная задача. Возможно, для начала она может решаться не с помощью замены генов в самой ДНК, а с помощью генов, которые, не встраиваясь в геном, будут продуцировать нужные организму белки». Таким же методом могут лечиться и другие заболевания, не только генетические. К примеру, созданный группой Киселева и компанией «Институт стволовых клеток человека» (ИСКЧ) препарат «Неоваскулген» от ишемии нижних конечностей основан на конструкции с включенным геном, кодирующим синтез фактора роста сосудистого эндотелия. «Представьте себе водопроводные трубы, которые со временем сплющились, где-то прорвались, — объясняет Сергей Киселев, — и их нужно починить. Иначе дома останутся без воды. Так и ноги остаются без хорошего кровоснабжения, когда сосуды повреждаются». На снимках, полученных в процессе клинических исследований, хорошо видно, как «Неоваскулгеном» был стимулирован рост сосудов, буквально спасший некоторых пациентов от ампутации. По данным ИСКЧ, в России диагноз «хроническая ишемия нижних конечностей» ежегодно ставят примерно 140 тыс. человек, из них 30–40 тыс. приговорены болезнью к лишению конечностей.
«Неоваскулген» был зарегистрирован в конце 2012 года и стал третьим в мире одобренным генным препаратом. Первые два — противоопухолевые средства, созданные в Китае, работают по такому же принципу. В конце прошлого года «сдалась» и Европа: там был зарегистрирован геннотерапевтический препарат «Глибера» для лечения редкого и тяжелого заболевания, связанного с дефицитом липопротеинлипазы, в результате чего больные этим генетическим заболеванием не в состоянии усваивать жиры. «Глибера» стала четвертым в мире средством генной коррекции. В фазе клинических испытаний находится около сотни препаратов для генной терапии, пока в основном это лекарства, основанные на конструкциях с вирусами, либо препараты с генами, которые не будут встраиваться в геном, а будут, как «Неоваскулген», продуцировать белки.
«Первое десятилетие нового века действительно можно назвать поворотным для клеточных и генных технологий, позволяющих лечить как генетические, так и многочисленные другие заболевания, связанные с нехваткой тех или иных белков в организме, — считает Сергей Киселев. — Причем что касается генетических болезней, то будущее, скорее всего, за комбинированными методами, когда в индуцированных плюрипотентных клетках будет корректироваться геном, а затем эти клетки будут дифференцироваться в нужный тип».
Схема
Медицина становится похожей на автосервис
От минерала к человеку
Тигран Оганесян
12 марта исполнилось 150 лет со дня рождения Владимира Ивановича Вернадского, мыслителя-универсала, стоявшего у истоков десятка принципиально новых научных дисциплин в самых различных областях естествознания
Владимир Иванович Вернадский
Фото: ИТАР-ТАСС
Годом Вернадского объявило 2013 год ЮНЕСКО, не забыл о гениальном ученом и интернет-гигант Google, украсивший в памятный день свою стартовую поисковую страницу специальным логотипом.
Большое внимание уделили своему соотечественнику официальные власти Украины (Владимир Иванович был украинцем): премьер-министр Николай Азаров и министр образования и науки Дмитрий Табачник приняли участие в праздничном заседании по случаю 150-летия Вернадского, которое прошло в Национальной академии наук Украины, причем г-н Азаров в своем выступлении даже заявил, что «наследие академика Вернадского, без преувеличения, стало краеугольным камнем украинской государственности».
