Институт физиологии НАН РБ разрабатывает метод по восстановлению повреждений мозга при помощи «специально обученных» нейронов, полученных из стволовых клеток
Проникнуть в неразгаданные тайны работы мозга — задача, которую собирается форсировать мировая наука в ближайшее десятилетие. Приоритет обозначен по обе стороны океана. ЕС выделил супергрант в 1,19 млрд. евро на проект «Мозг человека». Администрация США одобрила программу стоимостью более 100 миллионов долларов по составлению карты головного мозга, детализированной до нейронов. Журнал Science включил в десятку главных научных завоеваний 2013–го технологию Clarity, способную сделать ткани мозга прозрачными, оставив видимыми нервные клетки.
А в топ–10 достижений нашей науки, составленный в НАН Беларуси в начале года, вошел метод, вселяющий надежду на восстановление повреждений мозга при помощи специально обученных нейронов. Звучит, как фантастика. Как скоро такой подход станет реальностью, корреспонденты «СБ» выясняли в Институте физиологии НАН.
От нарушений функций мозга не застрахован никто. Взять хотя бы последние нашумевшие истории с неудачно упавшим на горном склоне Михаэлем Шумахером и пострадавшей в аварии дочкой Андрона Кончаловского Машей.
Травмы, кровоизлияния, абсцессы, опухоли ведут к разрушению участка мозга, гибели нейронов и потере функций, за контроль которых отвечали пострадавшие клетки. Конечно, с течением времени организм за счет своих ресурсов пытается восстановить утраченное, но процесс этот крайне медленный, а порой и вовсе бесперспективный.
Идея наших ученых — а в работе над этой темой по государственной научной программе «Конвергенция» объединены усилия нейрохирургов РНПЦ неврологии и нейрохирургии, биофизиков БГУ, нейрофизиологов Института физиологии — привнести в разрушенный участок новые нейроны или нейронные сети извне, чтобы они обеспечили контакт с оставшимися неповрежденными клетками, ускорив процесс выздоровления.
Заместитель директора по научной работе Института физиологии, профессор Владимир Кульчицкий поясняет, что в мозге доминирует объемное представительство функций — если заполнить недостаток нейронов в конкретной области, эти клетки и будут отвечать за задачи, возложенные на данный участок:
«Но так как нервные клетки в отличие от других выполняют более сложную работу, они ответственны за принятие решений, недостаточно их просто пересадить. Их надо обучить работать в нужном ритме».
Вопрос, как это сделать. Передать сигнал с помощью электродов уже пересаженным клеткам? Такие опыты в мире ведутся, но так можно воздействовать лишь на несколько десятков нейронов, а не на тысячи и более, которые нужны для образования нейронной сети.
Владимир Кульчицкий обращает внимание также на то, что «взрослые» нейроны пересаживать невозможно, они очень чувствительны к недостатку кислорода. Поэтому наши исследователи и решили работать именно со стволовыми клетками, выделенными из жировой ткани самого пациента, что позволяет избежать их отторжения в дальнейшем.
Пока эксперименты проводились на крысах.
Как известно, из стволовой клетки может вырасти любая специализированная. Трансформироваться во что–то определенное ей помогают ростовые факторы. В Институте физиологии подбирают эти, весьма недешевые, препараты так, чтобы клетки формировались в нейроноподобном направлении.
Выращивают будущие нейроны на специально разработанном для этой цели планарном сенсоре. Уникальное в своем роде устройство было создано совместно с сотрудниками кафедры биофизики БГУ, которой руководит академик Сергей Черенкевич, и уже запатентовано.
В этом своеобразном «инкубаторе», где поддерживается определенный уровень кислорода и СО2, в течение 8 — 10 дней популяцию клеток не только растят, но и одновременно учат работать в нужном ритме, раздражая при помощи электродов планарного сенсора.
«Совместно с биофизиками из БГУ мы протестировали довольно много вариантов ритмов и остановились на тета–ритме — 4 — 5 Гц, при котором удалось сформировать разветвленную нейронную сеть и сократить время процесса, что позволяет экономить дорогостоящие ростовые факторы», — знакомит с деталями Владимир Кульчицкий. На следующем этапе «тренированные клетки» имплантировали в мозг животного, у которого был разрушен один из участков.
В итоге функции — двигательная активность, сила в конечностях — восстанавливались на несколько дней раньше, чем у контрольной группы. Это существенный показатель, ведь само восстановление у животных идет гораздо быстрее, чем у человека.
И тем не менее пока вопросов, как эту методику применять на людях, хватает. Теоретически выращенную на планарном сенсоре нейронную сеть надо пытаться совместить с разрушенным участком мозга. Практически же это сложнейшая задача, которую пока не решили нигде в мире.
Однако пока изыскания идут, уже готовые наработки, уверены исследователи, можно применять на практике, используя более простой и абсолютно новаторский подход.
Недавно было доказано, что стволовые клетки — а они содержатся во многих тканях, в том числе и в слизистой оболочке носа — способны сами мигрировать по обонятельному нерву (да и другим, «выходящим» из черепа) в тот участок мозга, где появилась проблема.
Подобным эффектом и объясняются те вроде бы необъяснимые случаи восстановления функций человеком, долгое время пролежавшим в коме. Однако процесс этот очень медленный, клеток–помощников в зону бедствия попадает слишком мало.
Профессор Кульчицкий удивляет: «Мы стараемся в экспериментах помочь организму сократить этот срок. Если на периферии черепно–мозговых нервов каждый день делать инъекции уже выращенных и обученных нами нейроноподобных стволовых клеток, они будут сами перемещаться в нужную область мозга и встраиваться в сеть нейронов.
Эксперимент на животных показал, что это возможно. Так мы увеличиваем потенциал, данный природой, без сложных операций ускоряем восстановление. Сама процедура имплантации клеток элементарна — обычная инъекция, например, под слизистую оболочку носа. Это наш приоритет. Такого еще никто не делал».
Соавторы технологии — сотрудники РНПЦ неврологии и нейрохирургии. Сейчас на рассмотрении в Госкомитете по науке и технологиям находится проект, предусматривающий начало апробации «инъекционного» метода на добровольцах, которыми смогут стать пациенты РНПЦ.
Переход от экспериментального этапа к практическому может произойти уже в этом году.
Кстати Интерес к изучению мозга в мире подогревают не только растущая продолжительность жизни и все более частые случаи возникновения неврологических заболеваний, в том числе инсультов, гиперкинезов, болезни Альцгеймера. Свою лепту вносит интеграция наук. Ведь объединенные усилия физиков, химиков, нанотехнологов, биологов, нейрофизиологов, медиков быстрее дают конкретные результаты.
Советская Белоруссия №29 (24412). Пятница, 14 февраля 2014 года. Автор публикации: Юлия ВАСИЛИШИНА
Неврологи в Минске
Найдено 3 врачей (отображаются 1 - 3)
врач первой категории, стаж работы с 2002 г.
врач высшей категории
-
Медицинский центр «Альфамед», проспект Независимости 85
(8017) 292-57-04
врач первой категории
-
432-й военный госпиталь в Минске, Проспект Машерова 26, Минск
Дежурный по 432 ГВКМЦ 284-34-96
Научно-медицинский центр "Клеточные технологии" в Минске: с использованием стволовых клеток будут лечить ожоги, пролежни, трофические язвы, болезни пародонта и суставов
На базе Института биофизики и клеточной инженерии Национальной академии наук Беларуси 5 декабря открылся научно-медицинский центр "Клеточные технологии". Премьер-министр Михаил Мясникович, принявший участие в открытии центра, назвал это событие "настоящим прорывом" в белорусской науке.
Проект реализован в рамках государственной программы "Инновационные биотехнологии". Мясникович уточнил, что "создание центра было прямым поручением главы государства, когда я еще возглавлял Академию наук". Научный руководитель проекта академик Игорь Волотовский пояснил, что "открытие центра является отражением прогресса мировой медицинской науки". "В мире бум подобных технологий", – добавил он.
В центре с использованием стволовых клеток будут лечить ожоги, пролежни, трофические язвы, болезни пародонта и суставов и другие. На начальном этапе – трофические язвы. Волотовский пояснил, что "у пациентов берется жировая ткань, а мы из нее выделяем стволовые клетки, нарабатываем клеточный материал, который затем используют для лечения". "Помимо того, свои клетки хорошо приживаются, мы обходим иммунологические, вирусные, генетические моменты несовместимости", – резюмировал ученый.
Михаил Мясникович сказал перед символическим перерезанием красной ленточки, что "это настоящий прорыв в отечественной науке, которым можно гордиться". "На примере этого центра мы можем говорить, что это высочайшая научная мысль, принципиально новые знания, и они уже получили свое практическое развитие", – отметил он. "Присутствовавшие на церемонии открытия российские ученые сказали, что у них еще такого нет", – подчеркнул в беседе с журналистами Мясникович.
"Клеточные технологии" обошлись в 10 млрд рублей.
Центр включает в себя лечебную поликлиническую базу, здесь есть операционный блок, кабинет УЗИ-диагностики, стоматологический кабинет, две палаты дневного пребывания. В поликлиническом отделении центра будет проводиться лечение заболеваний с использованием биомедицинских клеточных продуктов производства Института биофизики и клеточной инженерии. Стационарное лечение в зависимости от диагноза пациенты будут получать в 9-й городской клинической больнице, а также в больнице скорой медицинской помощи.
На начальном этапе поликлиническое отделение центра сможет предлагать медицинские услуги по хирургии и УЗИ-диагностике, а в перспективе – по косметологии, стоматологии, урологии и травматологии.
Оплачивать лечение предстоит самим пациентам. В пресс-релизе по случаю открытия центра указано, что цена для белорусов будет доступной. Волотовский сказал, что "речь идет не об общедоступной, а доступной цене". Так, для лечения трофической язвы может понадобиться 3 тысячи долларов. "Вырученные средства пойдут на развитие центра", – сказал Волотовский.
Центр "Клеточные технологии" должен окупиться за 5 лет. На начальном этапе планируется обслуживать 50-60 пациентов в год. К 2021 году центр расширится и увеличит этот показатель до 160-200 пациентов в год. Прогнозируемая выручка к тому времени должна составить 2,3 млн долларов.
После церемонии открытия центра директор Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси Людмила Дубовская подняла перед Михаилом Мясниковичем несколько проблемных вопросов, связанных с регистрацией, сертификацией и будущим расширением центра. Министр здравоохранения Василий Жарко и глава Академии наук Владимир Гусаков попытались было заверить премьера, что их молодая коллега "неправильно задает непроработанные вопросы". Мясникович попросил не оправдываться, а собраться за столом и найти пути решения проблем, тем более что для этого "есть политическая воля". А "за уже проделанную работу" Мясникович посоветовал премировать Дубовскую.