лечение на клеточном уровне что это значит
Лечение на клеточном уровне что это значит
Комсомольская правда
Клеточные технологии позволяют лечить рак даже на поздних стадиях
Меланома, злокачественное образование кожи, давно и достаточно хорошо изученное врачами-онкологами заболевание. Опухоль обычно лечат хирургическим путем. Как правило, операции проходят успешно, пациенты возвращаются к нормальной жизни. Более того, это направление хирургии не стоит на месте: сейчас в ряде случаев после удаления опухоли даже не остается шрама на теле.
Но рак – заболевание коварное. Бывает, опухоль до удаления успевает дать метастазы, раковые клетки проникают вглубь организма, начинают делиться, захватывая все новые пространства. И это порой приводит к очень печальным последствиям: через какое-то время лет человек вновь серьезно заболевает.
К беде привела обычная родинка
Родинку удалить не удалось, Татьяна чувствовала несильную боль в плече. За компанию с подругой она отправилась к онкологу. Его вердикт был неутешительным: необходимо делать операцию.
Несмотря на хирургическое вмешательство, летом 2011года женщине был поставлен тяжелый диагноз: меланома кожи спины, метастазы в мягкие ткани шеи. Сделали еще две операции, удалив надключичные лимфоузлы. Но болезнь продолжала прогрессировать, достигнув третьей, уже опасной для жизни стадии.
Злокачественные клетки хитры и коварны
…Механизм образования раковых опухолей давно и хорошо известен. Все клетки, за исключением нервных, постоянно делятся. Каждый день появляется определенное количество потенциально раковых, но они быстро вычисляются и уничтожаются иммунной системой. Но защитный механизм нашего организма может дать сбой и упустить момент возникновения раковой клетки. Причины бывают самые разные: связанное с возрастом ослабление иммунитета, радиационное облучение, работа с канцерогенными веществами, вирусы. Так возникает клон быстро размножающихся опасных клеток, не подвластных контролю со стороны организма.
Есть еще одно обстоятельство: злокачественные клетки, особенно это относится к меланоме, в ходе размножения меняют свой так называемый антигенный профиль, который иногда называют их паспортом, и потому перестают распознаваться защитной системой. Более того, создавая своеобразный «организм в организме», они еще и подавляют иммунитет.
И потому ученые пришли к выводу: для того, чтобы эффективно бороться с онкологическими заболеваниями, нужно научиться восстанавливать иммунную систему пациента. Любопытно, что об этом догадывались врачи еще в позапрошлом веке. В медицинской литературе описывается такой случай. Человек, у которого была обнаружена раковая опухоль, заболел оспой. И опухоль стала исчезать. Вероятно, иммунная система, мобилизовавшись на борьбу с оспой, вновь начала уничтожать злокачественные клетки.
Вакцину делают вручную
Заведующая научным отделом онкоиммунологии НИИ имени Петрова доктор медицинских наук Ирина Балдуева прошла путь от медсестры до известного ученого. Она занимается клеточными технологиями уже более двадцати лет.
Следующий этап – научить клетки бороться с опухолями. В лаборатории института уже накоплен банк данных так называемых опухолевых антигенов, по сути, злокачественных клеток.
Отметим, что вакцину фактически делают вручную. Это сложная, требующая высокой квалификации работа.
Методика проверена временем
Клеточные технологии применяются не только при лечении меланомы. У пожелавшего остаться неизвестным инженера Г в 2009 году диагностировали хондросаркому правой голени. Говоря простым языком, нашли опухоль в кости. Несмотря на ампутацию ноги – другого выхода не было, метастазы проникли в легкие и ребра.
Пациент пережил еще две сложнейшие операции, но заболевание прогрессировало, достигнув четвертой стадии. Остановить его рост и тем самым спасти больному жизнь помогла начатая в 2011 году вакцинотерапия. Она продолжается и поныне.
Кстати, на первых этапах вакцинация проводится раз в две-три недели. Затем интервал увеличивается до трех месяцев, затем до полугода. При хороших результатах врачи ограничиваются ежегодными профилактическими осмотрами.
В НИИ онкологии иммунотерапию применяют уже на протяжении восьми лет. Чаще всего в сочетании с другими методами лечения. Например, в перерывах между курсами химиотерапии. Однако лишь совсем недавно специалисты пришли к выводу, что клеточные технологии способны существенно помочь онкологическим больным в третьей и четвертой стадии.
И что важно: почти все пациенты проходили курс вакцинации бесплатно, поскольку методика входила в финансируемую государством программу высокотехнологичной медицинской помощи. Реальная же стоимость только первого курса колеблется от 140 до 220 тысяч рублей.
Начиная с 2010 года, в НИИ онкологии провели 1585 циклов вакцинотерапии на основе дендритных клеток, лечение получили 203 пациента.
Лечат уже 10—15 заболеваний, будет 50: как новейшие клеточные технологии меняют привычные медицинские практики
Шаг на новую клетку
Медицина меняется
— Какие клетки используют для лечения?
— Организм состоит из клеток, межклеточной основы (стромы) и воды. В медицинской практике используют клетки как стволовые, так и дифференцированные. Сейчас популярны композиты клеток с поддерживающими структурами, которые формируют органы и ткани. Нужны клетки сосудов, соединительной ткани и дифференцированные клетки, из которых в основном и состоит наш организм. Это клетки печени, мышц, нервов, желудочно-кишечного тракта.
«Мы определяем врачебные тактики»
— Какие проекты по формированию органов и тканей на основе клеток уже у нас реализуются?
— Есть несколько групп исследователей. Например, наша лаборатория конструирует костную ткань. Мы работаем с РНПЦ травматологии и ортопедии. Берем стволовые клетки аутологичные, то есть собственные клетки пациента, дифференцируем их в остеогенном направлении, добавляем факторы, которые способствуют дифференцировке. Присоединяем губчатые вещества, формирующие матрицу и костные фрагменты. Полученные костные биотрансплантаты применяем, чтобы заместить ими дефекты костных тканей у пациентов. Прежде всего при заболеваниях позвоночника. Мы создаем биотрансплантат, а врачи его вводят в процессе операции. Вместе добиваемся того, чтобы кость восстановилась, ведь отсутствие костной ткани губительно действует на окружающие ткани.
Существует подход, когда готовят трансплантат, формируемый с помощью донорских клеток. Их помещают на носитель. Например, мезенхимальные стволовые клетки с клетками эпителия дифференцируются, формируют слой, замещают дефект трахеи. Отоларингологи при искривлении перегородки носа пытаются установить костно-хрящевой трансплантат и заселить его клетками. Онкологи применяют такой подход.
— Когда клеточные технологии войдут в протоколы лечения?
— Сейчас мы определяем врачебные тактики. Когда они будут ясны, эти методы станут применяться гораздо шире. Любая разработка, прежде чем стать обязательной в лечении, проходит несколько этапов. В нашей стране опыту работы с клеточными культурами 10 лет. Их применяют все шире. Они используются в двенадцати направлениях.
Всякая болезнь — это сначала разрушение, воспаление и далее восстановление. Восстановление у человека после терапии определяется в норме стволовыми клетками и частично дифференцированными. С возрастом стволовых клеток становится меньше. Поэтому наши пациенты — это люди за 40—50 лет. Но лечение с помощью стволовых клеток показано не только людям постарше.
— В каких случаях применяют донорские стволовые клетки?
Дефицита нет
— Существует ли дефицит донорских стволовых клеток в нашей стране?
— Есть два банка: при РНПЦ детской онкологии, гематологии и иммунологии и МНПЦ хирургии, трансплантологии и гематологии. Банки небольшие. Но они предназначены для пациентов, которые лечатся в этих клиниках. Клеточные технологии еще только разрабатываются. Люди больше прислушиваются. Кто-то очень хочет лечиться, а кто-то — отказывается. Пока дефицита донорских клеток не испытываем.
В случае фатальной болезни мезенхимальные стволовые клетки нередко выступают как метод спасения. Пациенту, который уже перепробовал другие способы, терять нечего. И он соглашается. Клеточная терапия не только выполняет заместительную функцию, но и весь организм поднимает, усиливает его ресурсы. В таком случае наблюдается повышение чувствительности к стандартному лечению, не помогавшему ранее. Это такой мост к восстановлению. Клинический эффект начинается через три месяца и может продолжаться до трех лет. Серьезных осложнений при этом мы не наблюдали, клеточные технологии достаточно безопасны.
— Регенерация мезенхимальными стволовыми клетками — это один раздел клеточной терапии. Но есть еще иммунотерапия опухолевых заболеваний. На каком уровне развития у нас это направление?
Также в мире начали использовать CART/ХАРТ-терапию. Берут Т-лимфоциты и с помощью генетических манипуляций меняют рецепторы, молекулы, которые отвечают за распознавание опухоли.
— Каковы недостатки клеточных технологий?
— Могут быть реакции на введение в виде озноба, небольшой температуры. Но это преходящие нарушения.
Мягкое управление патологическим процессом
— Михаил Петрович, некоторые опасаются появления рака после применения стволовых клеток.
— Насколько метод затратный? Достаточно ли в нашей стране технических возможностей для его развития?
— Скажем так: он недорогой. В пределах нескольких сотен долларов за курс лечения — от 250 до 500. А если проводить курс лечения для дифференцированной ткани с функцией замещения, это уже 2—3 тысячи. За рубежом самая передовая иммунотерапия стоит от 400 тысяч долларов. Интерес к нашим разработкам начинают проявлять россияне. У них есть некоторые законодательные ограничения для широкого внедрения клеточных продуктов в медицину. Накопленный нами опыт позволяет лечить и своих граждан, и иностранцев.
— Как планируется совершенствовать законодательную базу?
— С Минздравом обсуждаем, чтобы можно было применять не только клеточную терапию, но и генную, то есть модифицировать эти клетки, чтобы они обладали более мощным противоопухолевым действием. И безопасность технологии должна быть доказана. Надеюсь, пройдет лет пять — и будет разрешено использование генных конструкций в клеточной терапии.
Что касается технических возможностей, то в Минске существуют четыре аттестованные лаборатории, которые позволяют создавать биомедицинские клеточные продукты на мировом уровне. У нас продолжается этап расширения показаний для такого лечения. Стремимся улучшить лечебный потенциал клеток не за счет их количества, а за счет качества.
Планируем разрабатывать тему по лечению бесплодия. Исследования только начинаются. Работаем с роддомами. Появилось несколько подходов буквально за последние 2—3 года. Сотрудничаем с республиканскими научно-практическими центрами, Национальной академией наук.
— Какие главные преимущества клеточных технологий?
— Это мягкое управление патологическим процессом. Практически без побочных эффектов. Одного-двух введений достаточно, чтобы эффект держался полгода, а то и несколько лет. Остальные методы воздействия довольно часто идут извне. А клетки нацелены, чтобы организм заставить восстанавливаться самостоятельно. Думаю, в дальнейшем это будет широко применяться. Мы отработали уже 10—15 заболеваний. Со временем это будет 50 заболеваний как минимум. Клеточные технологии пойдут практически во все больницы. Мы занимаемся стимуляцией заживления и восстановления организма за счет возможностей самого организма. Стремимся, чтобы клеточная терапия стала рутинной медицинской практикой. По крайней мере, в отношении дегенеративных заболеваний опорно-двигательного аппарата, а это 40—70 процентов заболеваний у пожилых. А также для лечения сахарного диабета, болезней сердечно-сосудистой системы. Иммунотерапия рака с помощью иммунных клеток — это за последнее время один из самых эффективных методов увеличения продолжительности жизни пациентов.
Клеточная терапия – одно из активно развивающихся и многообещающих направлений в лечении многих болезней человеческого организма, который базируется на применении искусственно изъятых клеток или продуктов, полученных путем их культивирования.
В настоящее время, в связи со сложностями, связанными с организацией лечения в Турции, Израиле, России, Швейцарии, Южной Корее и Индии, мы приостановили обработку заявок по этим направлениям.
Если вас интересует организация лечения в Германии, оставьте, пожалуйста, заявку, и наши специалисты свяжутся с вами в ближайшее время.
Клеточная терапия – одно из активно развивающихся и многообещающих направлений в лечении многих болезней человеческого организма, который базируется на применении искусственно изъятых клеток или продуктов, полученных путем их культивирования.
На данный момент этот тип терапии пока не обрел слишком широкой распространенности. Причиной тому служит высокая стоимость клеточной терапии (клиника должна располагать дорогостоящим высокотехнологичным оборудованием). Но уже сегодня в мире существует немало клиник, которые практикуют эти методы лечения. Большинство из них – в развитых странах мира.
Содержание
Что такое клеточная терапия?
В организме человека существует определенное количество обычных клеток и тех, которые могут в процессе онтогенеза преобразоваться в соответствии с конкретной ситуацией. С возрастом количество этого резерва уменьшается, чем и объясняется прогрессирование многих заболеваний.
Наиболее наглядным примером качественной работы организма на клеточном уровне является перелом кости в 10 и в 60 лет. Если в первом случае время сращивания составляет 1-1,5 месяца, то во втором он может занять и несколько лет.
Стволовые клетки – это предшественники всех без исключения клеток нашего организма. Они способны при делении образовывать специализированные клетки, из которых состоит мышечная, эпителиальная, нервная или соединительная ткань. Во что конкретно они превратятся, зависит от условий культивирования стволовых клеток.
Что лечат при помощи клеточной терапии?
При помощи клеточной терапии можно лечить различные заболевания и состояния, связанные с поражением внутренних органов, соединительной ткани, нервной системы, желез внутренней секреции.
Вот список патологий, при которых целесообразно применять данный метод лечения:
Клеточную терапию применяют не только для лечения тех или иных болезней. Ее используют для достижения конкретных медицинских целей, которые могут быть поставлены при различных диагнозах.
Клеточная терапия используется для:
При всех перечисленных состояниях клеточная терапия имеет довольно обширную доказательную базу, подтверждающую ее эффективность. Постоянно разрабатываются новые направления, в которых может быть использован этот инновационный метод лечения.
Как проводят клеточную терапию?
Суть метода терапии состоит во введении стволовых клеток или выделяемых ими веществ в организм человека. Для этого чаще всего используются аутологичные (собственные) клетки.
Вначале врач должен убедиться в том, что в организме человека отсутствуют любые воспалительные процессы в стадии обострения или инфекционные заболевания. Они являются противопоказаниями к проведению клеточной терапии. Если ничто не мешает лечению, пациенту назначают курс инъекций разных видов стволовых клеток в определенной комбинации, которую определяет врач в зависимости от диагноза и цели лечения.
Терапевтический эффект развивается в три фазы:
Насколько безопасным будет лечение?
Клеточная терапия – это полностью безопасный метод лечения. Противопоказаниями к ее назначению являются только воспалительные процессы в активной фазе и острые инфекционные заболевания.
Возможные побочные эффекты:
Необратимых или отсроченных побочных эффектов у клеточной терапии нет. Это связано с тем, что для лечения используются собственные клетки пациента.
Новая диагностика и терапия: индивидуальный подход на клеточном уровне
Чтобы с высокой точностью прогнозировать развитие болезней, эффекты и нежелательные последствия той или иной терапии, важно глубоко понимать генетические основы человеческого существования. Почему пациенты по-разному реагируют на медицинские вмешательства — лечебные и профилактические? Почему в схожих условиях одни люди заболевают (причем с разной степенью выраженности болезни), а другие — нет? Ответы кроются на молекулярном уровне.
Благодаря научным прорывам в сфере информационных и биотехнологий исследователи уже могут фокусироваться на молекулярных механизмах развития многих болезней и оценивать вероятность возникновения конкретных ответов на терапевтические воздействия у разных людей. А вот возможности лечения на основе индивидуальных характеристик пациента пока еще сильно ограничены.
Разработки в сфере персонализированной медицины, позволяющие «исправлять» выявленные нарушения в нуклеотидной последовательности, активно ведутся по всему миру. В настоящем выпуске информационного бюллетеня представлены три технологических тренда, которые могут стать ключевыми драйверами развития в этой области, а в перспективе ближайшего десятилетия — значительно повысить качество медицинских услуг.
Сопровождающие диагностические тесты
Широко распространенные заболевания сейчас лечат путем подбора лекарств, воздействующих на большую «целевую аудиторию». В будущем для назначения эффективной и безопасной терапии врачи смогут учитывать индивидуальные особенности пациента, отражающиеся в его генетическом коде, молекулярном профиле, метаболизме, поведенческих реакциях. Насколько та или иная терапия подходит конкретному человеку, помогают понять биомаркеры — гены, белки, которые однозначно связаны с эффектами определенного медицинского вмешательства.
Разработку персонализированных лекарств сопровождают специальные диагностические тесты. С их помощью фармацевтические компании выявляют биомаркеры, указывающие на группу больных, для которых новое лекарство будет полезным и безопасным. Все доступные зарегистрированные сопровождающие тесты базируются на технологиях генетического типирования. В будущем могут появиться диагностические тесты, основанные на технологиях визуализации в режиме реального времени, использовании биосенсоров и датчиков физических параметров организма человека.
Эффекты
Снижение затрат на разработку инновационных медицинских продуктов.
Повышение эффективности и безопасности как существующих, так и разрабатываемых препаратов за счет их персонализации.
Рост качества жизни больных хроническими заболеваниями (онкологическими, аутоиммунными, врожденными).
Опережающий рост рынка диагностических устройств для домашнего применения.
Изменение моделей медицинского страхования, переход на оплату медицинских услуг в зависимости от достигнутых результатов профилактики и лечения.
Оценки рынка
может достичь рынок сопровождающих диагностических тестов в 2018–2020 гг. при среднегодовом темпе роста в 20–29%. Сегодня такие тесты составляют около 10% продаваемых средств персонализированной медицины. Крупнейшие рынки сбыта — США (41–44%) и Европа (38% от общего объема продаж); основной сегмент — онкологические заболевания.
Драйверы и барьеры
Признание концепции персонализированной медицины в качестве основы для оказания медицинской помощи.
Утверждение национальными регуляторами правил, которые облегчают регистрацию лекарственных средств, выводимых на рынок вместе с сопровождающими диагностическими тестами.
Радикальное снижение стоимости и скорости секвенирования генома.
Высокая стоимость лекарств, разрабатываемых для персонализированной медицины.
Международные
публикации
Международные
патентные заявки
Уровень развития
технологии в России
«Заделы»: наличие базовых знаний, компетенций, инфраструктуры, которые могут быть использованы для форсированного развития соответствующих направлений исследований.
Управление клетками с помощью оптогенетики
Для изучения функций органов и систем человеческого организма крайне важно владеть технологией «включения» или «выключения» отдельных клеток. Существующие способы влияния на клеточную активность (фармацевтические субстанции, электростимуляция) неспецифичны, а их применение нередко сопровождается побочными эффектами. Подступиться к изучению функций нейронов и их связи с поведением и когнитивными способностями человека, а также к управлению клетками, контролирующими сердечную деятельность, эндокринную функцию, ответственными за свето- и цветовосприятие, позволила оптогенетика.
Оптогенетика объединила результаты изучения светочувствительных белков, генетическую инженерию и оптику. В результате появилась возможность встраивать в клеточную мембрану белки, которые, активируясь под действием подведенного локально света, начинают контролировать химический состав внутриклеточной жидкости и, соответственно, — функциональную активность клеток. Перспективы экспериментального применения оптогенетики связаны с управлением функциями клеток в режиме реального времени. Программировать этот процесс и осуществлять контроль на клеточном уровне можно будет по беспроводным каналам связи.
Эффекты
Развитие технологий генетической инженерии, разработки в области оптики, поиск новых светочувствительных белков с заданными свойствами.
Развитие технологий экспериментального моделирования на животных болезней человека, его поведения, изучения когнитивных способностей.
Появление новых медицинских технологий, основанных на достижениях оптогенетики, для лечения широко распространенных и наследственных заболеваний.
Оценки рынка
может составить в 2020 г. мировой рынок биофотоники (использование света для диагностики, модификации и иных манипуляций с живыми объектами) при среднегодовом темпе роста в 11,3%. Наибольшую динамику рынка связывают с сегментом диагностических средств (17,2% в год). Сегодня самый крупный рынок — США (около 12,5 млрд долларов в 2014 г.).
Драйверы и барьеры
Разработка источников света для стимуляции клеток мозга из внешних устройств, которая позволит перейти к изучению поведения животных в природных условиях.
Усовершенствование средств доставки внутрь клетки генетических конструкций, кодирующих светочувствительные белки.
Отсутствие адаптированных технологий для применения оптогенетики у человека.
Нерешенные этические вопросы применения оптогенетики для изучения функций нервных клеток человека и управления ими in vivo.
Международные
публикации
Международные
патентные заявки
Уровень развития
технологии в России
«Заделы»: наличие базовых знаний, компетенций, инфраструктуры, которые могут быть использованы для форсированного развития соответствующих направлений исследований.
Точное и точечное редактирование генома с помощью эндонуклеаз
Направленно корректировать генетическую информацию стало возможным с появлением технологии рекомбинантной ДНК, а также способов изменения нуклеотидной последовательности генома отдельных клеток. С их помощью создаются генетически модифицированные лабораторные животные и растения, клеточные линии. Однако существующие технологии «громоздки» и дороги, но главное — недостаточно точны (могут вызывать нежелательные модификации структуры ДНК за пределами целевой области).
Для терапевтических целей важно вносить быстрые и точные изменения в нуклеотидную последовательность генома в условиях in vivo. В последние 5-7 лет ведутся активные разработки средств модификации генома с использованием ферментов эндонуклеаз (ZFNs, TALEN, CRISPR/Cas9). Они относительно просто синтезируются и отличаются универсальностью — возможностью применения в работах с клетками всех живых организмов, включая клетки человека. Точечные и вместе с тем точные изменения в нуклеотидной последовательности достигаются путем комплементарного связывания белков-«редакторов» с целевым участком ДНК.
Эффекты
Радикальное изменение способов оказания медицинской помощи больным с наследственными заболеваниями.
Разработка новых технологий лечения вирусных инфекций и онкологических заболеваний, последующее снижение их распространенности.
Развитие технологий создания экспериментальных моделей животных.
Прорывы в области функциональной геномики и снижение стоимости исследований в этой области.
Увеличение объемов финансирования биомедицинских исследований за счет мультипликативного эффекта распространения геномных технологий.
Оценки рынка
может составить к 2019 г. глобальный рынок продуктов и услуг по редактированию генома (биомедицинские исследования, сельскохозяйственные технологии, фармацевтика) при среднегодовом росте в 13,8%. Наибольший рост рынка (почти двукратный в период с 2014 по 2019 г.) ожидается в странах Азии (Китай, Япония и др.).
Драйверы и барьеры
Немедицинское применение технологий редактирования генома для улучшения или формирования новых способностей (физических, когнитивных) у человека.
Успешное применение технологий генетической инженерии для лечения наследственных (моногенных) болезней человека.
Нерешенные этические вопросы и законодательные ограничения на распространение и использование технологий редактирования генома человека.
Международные
публикации
Международные
патентные заявки
Уровень развития
технологии в России
«Заделы»: наличие базовых знаний, компетенций, инфраструктуры, которые могут быть использованы для форсированного развития соответствующих направлений исследований.
Мониторинг глобальных технологических трендов проводится Институтом статистических исследований и экономики знаний Высшей школы экономики (issek.hse.ru) в рамках Программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ.
При подготовке трендлеттера использовались следующие источники: Прогноз научно-технологического развития РФ до 2030 года (prognoz2030.hse.ru), материалы научного журнала «Форсайт» (foresight-journal.hse.ru), данные Web of Science, Orbit, marketsandmarkets.com, mckinsey.com, alliedmarketresearch.com, mrrse.com, fda.gov и др.
Более детальную информацию о результатах исследования можно получить в Институте статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ: issek@hse.ru, +7 (495) 621-82-74.
Над выпуском работали: Руслан Сайгитов, Анна Соколова, Надежда Микова, Лилия Киселева, Елена Гутарук, Карина Назаретян, Ким Воронин.
© Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», 2015