Альберт Ризванов: "У генетики все еще впереди"

Последние годы называют временем чуть ли не революционных прорывов в генетике. К примеру, на научно-популярных интернет-сайтах заявляется, что где-то распечатали на 3D-принтере сердце, а где-то вырастили искусственную печень.

Ведется немало интригующих исследований: занимаются расшифровкой генома человека, достигнуты успехи в области клонирования многих видов животных, идет ренессанс стволовых клеток. Почему большое внимание в науке уделяется регенеративным исследованиям, сколько операций помогла провести лаборатория генных и клеточных технологий КФУ в РКБ и почему он отказался от заведования кафедрой рассказал экс-заведующий кафедрой генетики Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета, главный научный сотрудник, заведующий лабораторией OpenLab "Генных и клеточных технологий" Альберт Ризванов.

– В человеческом организме более 220 различных видов клеток. И все они выполняют определенную роль. Но особняком стоят стволовые клетки. Альберт Анатольевчи, разъясните человеку, далекому от науки, почему такое внимание уделяется именно этим клеткам?

– Стволовые клетки — недифференцированные клетки, имеющиеся во всех многоклеточных организмах. Они способны самообновляться, образуя новые стволовые клетки, делиться посредством митоза и превращаться в клетки различных органов и тканей.

Эти их свойства для организма по-настоящему бесценны. Когда происходит какая-то травма, стволовые клетки мигрируют в поврежденную область и воссоздают утраченные клетки.

На практике уже доказан тот факт, что если стволовые клетки заселять в «дома» - матриксы, а потом этот матрикс трансплантировать в организм, то стволовые клетки сами будут чувствовать, в какие клетки им превратиться, чтобы воссоздать утраченные.

– Это то, чем занимается современная биоинженерия?

– Совершенно верно. Биоинженерия – одно из перспективнейших научных направлений, при помощи которой можно создать новые органы или даже части тела для их дальнейшей пересадки живому человеку. В отдаленной перспективе биоинженерия позволит  больному человеку получить новый глаз, сердце и другие жизненно необходимые органы.

– В далеком будущем. А сейчас какие-то результаты уже есть?

– Ученые достигли хороших успехов в области инженерии относительно простых тканей. Например, не так давно английская медицинская компания провела первые испытания аналога человеческой кожи. Она очень похожа на натуральную.

Берется матрица, которая выглядит как многослойный бинт. Учёные использовали фибрин из плазмы здоровых людей. У пациентов-добровольцев отделения пластической хирургии с помощью метода биопсии, для получения биоматериала, были изъяты небольшие фрагменты кожи, из которой получили клетки, которые нанесли на матриксы. И все это нанесли  на открытую рану, закрывая повреждение.

Примерно через месяц сливается с кожей человека, то есть искусственная ткань постепенно будет превращаться в кожу.

– Думаю, что кожа – довольно простой для биоинженерии проект.  Куда еще устремлены взгляды ученых?

– Один из приоритетных проектов биоинженерии – трахея. Так, в американском штате Иллинойс 2,5-летней Ханне Уоррен была пересажена искусственно выращенная трахея, созданная из синтетического каркаса, изготовленного из неразлагаемых нановолокон, а также биореактора, где происходило первичное формирование биоискусственной трахеи.  На этот каркас биологи, возглавляемые врачом Паоло Маккиарини засевали стволовые клетки пациентки, выделенные из ее костного мозга.

 С той же целью – изучение механизмов регенерации и разработка методик для создания органов и тканей — Паоло Маккиарини возглавил проект в Краснодаре в рамках Мегагранта правительства РФ. После получения гранта в 2011 году в России уже проведены две трансплантации трахеи и части гортани с использованием нанокомпозитных каркасов, засеянных собственными клетками пациентов, выделенными из костного мозга.

Но и трахея достаточно простой по архитектуре орган. А вот сложные органы, такие как сердце и печень очень сложно делать. Чтобы сделать аналог таких сложных органов, недостаточно произвести только функции каких-то одних клеток. Тут нужно воспроизвести и сложную трехмерную структуру, и сложный многоклеточный состав органа.

– А как же японские ученые, про которых ряд СМИ написало, что им удалось напечатать печень?

– Японские ученые смогли создать лишь определенную часть печени. Технология 3D-принтинга не дошла до того, чтобы создать различные протоки и кровеносную систему. Да и вообще печать таких органов пока невозможна из за их слишком сложной организации.

Интересным направлением биомедицины является получение естественных бесклеточных матриксов из биологических тканей. Процесс называется децеллюлированием, при котором из органа или ткани, полученных у донора, трупного материала или даже животных, удаляются все клетки. В пустой каркас органа после этого можно заселять клетки, полученные от пациента, которому планируют провести трансплантацию. Таким образом, клетки не будут вызывать отторжение органа, так как они получены от самого пациента (аутологичные клетки). Подобная технология обладает рядом преимуществ перед синтетическими материалами.

Разработка биоинженерных каркасов внутренних органов является одним из приоритетных направлений тканевой инженерии. Методы децеллюляризации позволяют получать биологические (природные) каркасы с сохранением внеклеточного матрикса и трехмерной структуры органов.

 – К чему на сегодняшний день сводится задача биомедиков?

– Задача биомедиков сейчас сводится к тому, чтобы научиться создавать хорошие искусственные каркасы.  Некие тканеинженерные эквиваленты, которые позволяли бы не зависеть от материалов доноров. И эти искусственные каркасы должны обладать способностью к заселению клетками и помогать  клеткам превращаться в нужные клетки той ли иной ткани.

И вторая задача – создание  децеллюлированных матриксов и совершенствование методов их заселения различными клетками. Это все очень непростые задачи. Но первые результаты по всем этим направлениям получены, и они показывают принципиальную возможность технологии тканевой инженерии регенеративной медицины.

– Если мне не изменяет память, то в Казани в кардиохирургическом отделении ДРКБ уже проводят операции с имплантатами, изготовленными из трупного материала.

– Подобные операции выполняют во всем мире. В хирургии стало общепринятым фактом использовать трупный материал – кости, роговицы. Это уже довольно стандартная медицинская практика. Наша совместная работа с хирургами из РКБ сводится к операциям по устранению дефектов мягких тканей.

– Например?

– Наша лаборатория выделяет собственные стволовые клетки пациента из жировой ткани. Во вторую пробирку берем саму жировую ткань. Смешиваем эти клетки вместе и вносим их в места с дефектом мягкой ткани. В итоге, мы получаем жировую ткань одного и того же пациента, обогащенную стволовыми клетками. Эти клетки принимаются активно формировать систему кровоснабжения ткани, что значительно улучшает приживаемость и предотвращает резорбцию (рассасывание) трансплантата. В принципе, эта методика основана на стандартной практике трансплантации жировой ткани, однако наши методы позволяют значительно усилить ее.

– На какой стадии находятся данные разработки?

– Этот подход у нас реализован уже на практике. И проведенными операциями доказано, что, обогащая стволовую ткань жировыми клетками, мы улучшаем приживаемость трансплантантов.

 Еще один подход, который мы используем, связан с фибриновым матриксом (фибрин – белковый протеин, участвует в свертывании крови). Принцип таков: пока фибриновый клей не застыл, в него вносятся стволовые клетки, и эта смесь вносится в рану. Клей полимеризуется и со временем рассасывается. Но за это время клетки уже успевают начать превращаться в те клетки, которые необходимы для замещения тканей. Вот такие в Казанском федеральном университете ведутся проекты в области клинической тканевой инженерии.

–  Применение искусственных матриксов в медицине ограничено вопросами этического характера. Как вам удается проводить клинические исследования?

– Да, вы правы: количество людей, которым можно помочь с помощью искусственных матриксов,  ограничено вопросами не только этического, но и правового характера.

Но мы работаем в рамках научных тем Министерства здравоохранения Республики Татарстан и с разрешения Этического комитета и всех комиссий РКБ. Поэтому наши эксперименты на основе матриксов разрешены для клинических исследований.

Пилотные клинические исследования не являются стандартной клинической процедурой и проводятся на ограниченном числе добровольцев, подписывающих информированное согласие.

– Те исследования на животных, которые вы проводите в Университете, на порядок сложнее, чем те, которые сейчас используются в РКБ. Почему?

– Почему мы используем «простые» технологии в клинических исследованиях?  Потому что главный принцип врача – не навреди. Поэтому мы берем только разрешенные к применению матриксы и аутологичные, то есть от самого пациента, клетки. На сегодняшний день подобные процедуры являются  самыми безопасными, потому что не вызывают отторжения и других побочных эффектов. Более того, мы стараемся проводить как можно меньше манипуляций с этими клетками. Например, мы их не культивируем, чтобы не произошло загрязнения или изменились их свойств. Мы берем жировую ткань, выделяем из нее фракцию, богатую стволовыми клетками и сразу же, пока пациент на операционном столе, вводим ему обратно в составе фибриновых матриксов, разрешенных к клиническому применению.

– И каковы результаты этих операций?

– Каждый случай сам по себе неповторим. А самый первый пациент  - вообще довольно уникальный случай.

У человека после аварии образовалась «дыра» на ноге, дефект мягких тканей, из-под которого виднелась сухая кость. И требовалось провести протезирование, чтобы заменить сустав поврежденной ноги. Но врачи не решались на операцию, объясняя это тем, что искусственный сустав должен быть закрыт живой тканью. И они порекомендовали ему нарастить ткань, а потом пообещали поменять ему сустав.

— А нельзя было просто пересадить пациенту кожу?

— Такая операция была сделана. Однако кожа не прирастала к «омертвевшей» кости. Когда испробовано было все, обратились к нашим технологиям.

Была проведена еще одна операция по пересадке кожи. Но под эту кожу ввели наши клетки.

— Что значит «ваши клетки»?

— Представьте себе, что в 20 граммах человеческого жира содержится огромное количество стволовых клеток. А взять их очень просто: путем липосакции. В лаборатории мы выделаем из жира стволовые клетки. Именно эту жировую ткань, обогащенную стволовыми клетками, вводим обратно в организм человека.

— И каковы были результаты операций?

— Просто потрясающими. Под пересаженной кожей образовалась мягкая ткань с кровеносными сосудами. Но самое интересное, что через некоторое время сустав начал сгибаться. То есть клетки не только восстановили мягкую ткань, но также привели к оздоровлению всего этого пораженного сустава.

— А кто из хирургов сотрудничает с вашей лабораторией в РКБ?

— Проект реализуется благодаря сотрудничеству с доктором медицинских наук, профессором, президентом Общества пластических, реконструктивных и эстетических хирургов Татарстана Андреем Алексеевичем Боговым и молодым перспективным хирургом, кандидатом медицинских наук Русланом Фаридовичем Масгутовым. Именно они проводят операции по трансплантации стволовых клеток, полученных из собственных жировых тканей человека.

— Да, действительно, результаты впечатляющие. И как много подобных операций в Казани уже проведено?

— Начиная с 2012 года, более сотни. И ни одного послеоперационного осложнения у нас не было. Бесспорно, у нас есть исследования, которые в лабораториях работают лучше. Но мы не торопимся вводить их в клинику, потому что они еще недостаточно проверены. Мы больше делаем упор на безопасности, чем на новизне исследований.

— И когда они придут в клинику?

— После доклинических исследований, проведенных на животных. После клинических исследований и получения соответствующих разрешительных документов.

— А какие еще проекты реализуются совместно с РКБ?

— Одним из первых совместных проектов стал уникальный способ восстановления повреждений периферических нервов. В разрабатываемой нами технологии применяются клетки без дополнительного культивирования. Это концентрат клеток, который, конечно, содержит и стволовые клетки. Но так как мы не проводим дополнительных манипуляций с ними, они наиболее биологически безопасны. Во время сложной микрохирургической операции по аутологичной трансплантации фрагментов нервов мы вводим стволовые клетки в нерв для того, чтобы он лучше прижился и восстановил свою функцию. Болевая чувствительность возвращается к травмированной конечности уже через две-три недели, а двигательная функция восстанавливается через два-три месяца, а не как обычно после полугода.

— В конце нашего разговора хочу задать вам личный вопрос. Ни для кого уже не секрет, что вы отказались от поста заведующего кафедрой генетики. Человек, который уходит из административной работы в науку заслуживает большого уважения. Но что заставило вас принять такое решение? Ведь с точки зрения обывателя – пост завкафедрой давал не только статус, но и приносил определенный доход. А вы сознательно лишаете себя этого. Почему?

— Начиная со времен Советского Союза, считалось, что пост заведующего кафедрой – предел мечтаний ученого. Среди ученых даже ходит шутка, что есть всего две должности,  к которым можно стремиться – это заведующий кафедрой и ректор.

Должность завкафедрой считалась самой защищенной позицией — ты достиг такой позиции, с которой тебя очень сложно «сдвинуть». В какой-то мере ты мог стать своего рода «божком», сформировать  определенный коллектив «единомышленников», делегировать часть задач, оставив за собой в основном общую руководящую роль. Создавался определенный статус-кво, который подавлял инициативу и приводил к стагнации.  

А сейчас перед университетом поставлены очень амбициозные задачи, как с точки зрения поднятия научных  исследований, так и с сточки зрения образовательных программ.

Будучи заведующим, я справлялся  с поставленными задачами: мы успешно открыли магистратуру по специальности «генетика», в рамках Программы развития КФУ была создана хорошая материально-техническая база для научных исследований, привлечены молодые преподаватели-исследователи.

Но со временем я стал замечать, что очень сложно делать две вещи одинаково хорошо: и наукой заниматься, и образовательный процесс организовывать.

Так как мне по моей душевной организации близка наука, я принял решение уйти с руководящей должности.

Зачем занимать несколько мест и делать что-то в полсилы? Лучше сфокусироваться на том, что у тебя лучше всего получается, и тогда ты больше принесёшь пользы.

А на освободившееся место будет приглашен специалист, который сможет намного более эффективно развивать образовательный процесс. К тому же я не покинул кафедру, оставшись профессором на четверть ставки. И продолжу работать со студентами и аспирантами, открывая для них удивительный мир молекулярной генетики и клеточной биологии.

— Знаете, кто придет вместо вас?

— Предложение человеку сделано, согласится ли он его принять, покажет время. Знаю одно, что и он хорошо знает кафедру, и кафедра знакома с ним. У него очень хорошие административные способности, много идей и планов по развитию кафедры. Так что у генетики все еще впереди.