Оба приглашенных нобелиата - основатели вот-вот грядущей персонифицированной медицины, когда станет возможно появление индивидуальных лекарств, максимально эффективно лечащих конкретную разновидность болезни у конкретного человека.
Интересно, что профессор Синъя Яманака - в прошлом сам практикующий врач, ушел в науку, когда понял, что только так сможет найти принципиально новые и по-настоящему эффективные способы излечения различных заболеваний. В 2006 году ученый вместе с коллегами путем генетических манипуляций получил стволовые (т.е. универсальные) клетки из обычной клетки кожи, то бишь совершил обратный эволюции процесс, вернув взрослые клетки в младенческое состояние. Они получили название индуцированных плюрипотентных (многофункциональных) стволовых клеток - ИПСК, или iPS (induced Pluripotent Stem cells). Так же, как и естественные стволовые клетки человека, искусственно созданные ИПСК способны затем превращаться в желаемые виды клеток - кожи, сердца и т. д. За этим стоят такие огромные возможности, что дух захватывает! Не случайно открытие Яманаки уже через 6 лет было отмечено Нобелевской премией (за 2012 год).
В Сколкове японский профессор рассказал, какой путь был пройден им и его коллегами из руководимых им Института передовых медицинских наук в Университете Киото и Центра по исследованию и применению iPS-клеток (CiRA) за прошедшие восемь лет.
Основное направление использования iPS-клеток - in vivo, в клеточной терапии, когда больные клетки пытаются заменить на новые, здоровые. Сейчас в Японии должно начаться первое в мире клиническое исследование клеточной терапии дегенерации сетчатки глаза, поскольку здесь ход операции легко скорректировать лазером. А в ближайшие несколько лет японцы хотят замахнуться на клеточную терапию травм спинного мозга (во всяком случае, парализованные мыши после введения новых нейронов у них уже бегают), болезни Паркинсона и Альцгеймера. Кроме того, Яманака планирует решить проблему нехватки донорской крови и начать производство клеточных компонентов крови (эритроцитов и тромбоцитов) из iPS-клеток.
Другая сфера применения, не менее важная, - in vitro, в токсикологии и скрининге лекарств, когда из iPS-клеток получают разные виды клеток для тестирования различных препаратов и веществ. В частности, это поможет избежать аритмии и других побочных эффектов антибиотиков, которые в тяжелых случаях могут привести к смерти пациента. Пока фармацевтические компании для тестирования новых препаратов используют опухолевые клетки, но уже сейчас можно проводить исследования на конкретных клетках, к примеру сердца. Профессор Яманака продемонстрировал на экране подобное чудо - выращенные его сотрудниками клетки сердечной мышцы пульсируют!
- Я до сих пор не могу к этому преображению привыкнуть, - признался внешне сдержанный японец.
Понятно, что в этом случае испытание нового препарата, предназначенного для борьбы с сердечными заболеваниями, пройдет намного успешнее.
Казалось бы, все замечательно, ведь применение iPS-клеток решает этическую проблему (не нужно использовать клетки эмбрионов) и проблему отторжения организмом чужих клеток. Однако Синъя Яманака не скрывает, что новая технология несет в себе потенциальные опасности: ученые пока так и не поняли до конца, что происходит во время репрограммирования клетки.
- В iPS-клетках мы наблюдаем небольшое количество генетических отклонений, они отличаются от исходных соматических клеток, - признает Яманака.
Это значит, что искусственно созданные стволовые клетки потенциально способны перерождаться в раковые.
Еще более важное препятствие на пути революционной технологии - ее высокая стоимость. Даже в богатой и высокотехнологичной Японии производить iPS-клетки и перерождать их в зрелые клетки для каждого конкретного пациента пока непозволительно дорого (миллионеры, разумеется, не в счет) и долго (специализация стволовых клеток происходит за 3-6 месяцев, что подходит далеко не всем пациентам). Посему японцы создают банк донорских iPS-клеток. К 2023 году японцы планируют найти 140 доноров, которые смогут обеспечить iPS-клетками 90% населения Страны восходящего солнца.
У профессора Института интегративных исследований рака Дэвида Коха Массачусетского технологического института (МIT) Филлипа Шарпа планы не менее захватывающие. В 1993 году он вместе с Ричардом Робертсом получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытие, независимо друг от друга, прерывистой структуры гена». Важно, что сделал он это, изучая РНК - молекулу, которая и кодирует, т. е. считывает, генетическую информацию с молекулы ДНК. Без нее не включатся определенные белки и организм не сможет функционировать. В ходе исследований выяснилось, что РНК играет огромную роль в развитии или прекращении самых разных заболеваний и самого страшного из них - рака. Лаборатория Шарпа занимается тем, каким образом молекулы РНК (а классов РНК много) действуют как переключатели, включающие и выключающие работу генов. В случае с раком оказалось, что выключать рак (то есть уничтожать информационную цепочку «вредных» генов) способны виды коротких РНК. Проблема в том, чтобы найти конкретную разновидность РНК против конкретного вида рака.
Казалось бы, у РНК-терапии огромное будущее и нет побочных эффектов (микроРНК действует только на конкретный ген), но трудностей и здесь обнаружилось много. РНК плохо проникает в клетку, но здесь Шарп со товарищи используют «модульную технологию» - прикрепляют ее к липидной или наночастичке, которая и протаскивает ее внутрь (что позволит, по расчетам Шарпа, снизить время, а значит, и расходы на изготовление препарата). Большая сложность состоит в том, чтобы доставить лекарство точно внутрь нужных клеток, иначе оно выключит аналогичный ген во всем организме. Это называется таргетной (прицельной) доставкой, и будущее явно за ней. Уже сегодня мировой рынок таргетных «белковых» лекарственных препаратов оценивается в 68 млрд долларов.
Профессор Шарп, кстати, продемонстрировал прекрасное понимание связи между наукой и экономикой, даром, что ли, он основатель двух авторитетных и прибыльных биотехнологических компаний, которые изобрели и получают доход со средств против гепатита В и С, рассеянного склероза, гемофилии? А не так давно основанная им Alnylam Pharmaceuticals объявила о получении разрешения на испытания на людях интерферирующей РНК для лечения гипертонии и опухолевых процессов в печени.
- Оказалось, что наука движет огромное количество инноваций и инвестиций, поэтому в Америке многие компании переехали поближе к университетам, - приводит пример Силиконовой долины Шарп. - Талантливые и молодые исследователи, студенты буквально могут дойти до бизнеса пешком. Это и движет экономику США сегодня.
Наш ответ Кремниевой долине - инноград Сколково пока только делает первые шаги на пути прорывных технологий, способных изменить будущее. На конференции были презентованы два из предполагаемых 15 исследовательских центров Сколтеха: Центр по исследованию стволовых клеток, который возглавляет голландский профессор Антон Бернс - один из ведущих мировых экспертов в области исследований онкологических заболеваний, и Центр по биомедицинским технологиям и РНК-терапии во главе с профессором Виктором Котелянским. Российские ученые поделились с зарубежными коллегами ближайшими планами. Среди них, между прочим, исследования стволовых клеток, регенерация и старение. Не зря же российская участница конференции задала вопрос профессору Яманаке: а нельзя ли использовать iPS-клетки для остановки старения всего организма? Японец смутился, а вот наши ученые, похоже, готовы замахнуться и на вечную молодость, и на другие вечные вопросы. Другое дело, получится ли...