Трансляционная медицина — это направление, которое предполагает передачу всех достижений науки в практическое здравоохранение. «Сыграть свою роль могут даже филологи. Они расшифровывают, например, древние тибетские рукописи с врачебными рецептами, на основе которых возможно создание лекарств. О вкладе, который могут внести биологи, физики и химики, даже говорить не приходится», — рассказывает заведующий Отделением генетики животных и человека ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН доктор биологических наук Михаил Павлович Мошкин.
— О трансляционной медицине говорят уже больше десяти лет, что она представляет собой сейчас?
— Не обязательно знать конкретное словосочетание, чтобы ей заниматься. Я увидел подтверждение этому, когда работал в японском университете Тохоку в городе Сендай: там на Факультете стоматологии клиника соединена переходом с лабораторным корпусом. В одном крыле лечат людей, в другом проводят исследования, например, на мышах изучают болезненные ощущения в жевательной мускулатуре, ищут новые средства диагностики или создают новые материалы для протезирования. Причем студенты разного уровня (магистры и аспиранты) работают и в лабораториях, и в клинике. По сути, это идеальный комплекс, позволяющий быстро передавать знания от науки к практике и готовить новые кадры, хотя никто и не называет все это трансляционной медициной — просто всё было сделано так, чтобы внедрение новых разработок происходило наиболее эффективно.
Одним из ключевых направлений трансляционных исследований является изучение механизмов формирования патологий на животных. Точное знание молекулярных основ заболеваний облегчает перенос экспериментальных результатов в практическую медицину. Показателен пример эволюции американской компании Lexicon Genetics в Lexicon Pharmaceuticals. На начальном этапе сотрудники изучали поведенческие и нейробиологические характеристики примерно 5000 генетических линий мышей с целевыми мутациями (нокаутами) отдельных генов. На основе этих исследований было оформлено более 500 патентов на молекулярные мишени для психотерапевтических средств. Затем специалистов в области физиологии животных заменили фармакологами, и они начали работу на существующей базе. В итоге, сегодня уже два или три лекарственных соединения подходят к клинической стадии испытаний. Проект можно назвать одним из самых эффективных, основанных на идеях трансляционной медицины.
— А что можно сказать о развитии данного направления в России?
— Сегодня в РФ есть несколько официальных научных коллективов, которые вынесли в свое название слова «трансляционная медицина» или «трансляционные исследования», но в целом мы сильно отстали, особенно в области моделирования патологий, как основы для изучения молекулярных механизмов болезней и поиска новых средств лечения. Я анализировал положение дел очень простым способом: смотрел, как много статей выходит с упоминанием определенного словосочетания, например, «animal models». До восьмидесятых годов во всем мире количество исследований плавно нарастало, а в девяностые, после освоения методов трансгенеза, резко пошло наверх. Но в России процесс был обратным. Во многих медуниверситетах опыты на животных практически прекратились — это дорогое удовольствие, а денег совсем не хватало. Однако в последние годы ситуация начала меняться. Могу, не без удовлетворения, сказать, что на площадке нашего института, в SPF-виварии, мы создали полный технологический цикл для получения трансгенных мышей с целевыми мутациями, которые являются наиболее распространенными модульными объектами трансляционных исследований. Несмотря на все перестроечные ужасы, в стране сохранился высокий уровень работ в области молекулярной биологии и генетики. Поэтому в РФ есть несколько лабораторий, в которых могут делать генетические конструкты для изменения генома и получать линии эмбриональных стволовыхклеток с целевыми мутациями. Разумеется, дальше нужно получить мышь. Начиная с этого года такую работу можно выполнить на базе SPF-вивария. Мы достигли хорошего уровня в получении генетически модифицированных мышей путем микроинъекций эмбриональных стволовых клеток в развивающиеся эмбрионы, которые затем пересаживаются суррогатным матерям. Что не менее важно, сейчас уже подготовлены молодые специалисты, и значит, у нас есть перспективы в этой области.
— Почему исследования на животных так важны для трансляционной медицины?
— Существует бесконечная дискуссия на этот счет: некоторые утверждают, что данные, полученные, например, на мышах, нельзя переносить на людей; особенно это касается нейропатологий. Но почему средства для лечения человека, одного из самых разумных существ, ищут, висследованиях на червях C. elegans? Какая у них вообще психика? Но, к примеру, болезнь Альцгеймера возникает из-за образования в мозге большого количества амилоида, который замещает нервные клетки. Причем процессы образования этого белкаимеют много общего и у червей, и у мух, на которых можно более эффективно искать средства для управления данными процессами. При этом совершенно неважно, впали ли модельные организмы в маразм, и забывают ли они надеть тапочки. Иными словами, трансляция научных результатов в медицину основывается на том, что мы изучаем не болезни во всем их многообразии, а процессы, которые лежат в их основе.
Еще один важный момент — поиск критериев ранней диагностики, которая является необходимым условием для эффективной профилактики и лечения, особенно это касается нейродегенеративных болезней. Последние стали серьезной проблемой по двум причинам: у человека огромный мозг и большая продолжительность жизни. Нейроны со временем начинают отмирать, но, так как их много и есть чем компенсировать, больной долгое время ничего не замечает и обращается к врачу, когда лечить уже почти нечего. Для того чтобы найти критерии диагностики, работая с людьми, потребуется много лет и огромная выборка, но у животных процессы протекают быстрее. Получив стандартизированные экспериментальные модели патологий, мы узнаем, какое состояние возникает на тех или иных этапах болезни, что позволит научиться своевременно определять заболевание у человека.
— Если Россия сильно отстала в такого рода исследованиях, есть ли смысл вскакивать в уходящий поезд?
— Да, для нас это чрезвычайно важно. Дело в том, что РФ уникальна в смысле этнического разнообразия, люди живут в разных географических и климатических зонах, и в зависимости от этого ассоциации между генетическими полиморфизмами и болезнями могут сильно отличаться. Так что вРоссии, как ни в какой другой стране,нужно научиться точно устанавливать особенности заболеваний. К сожалению, пока мы только приближаемся к этому.
Пример, того, что от нас требуется, можно найти в Токийском исследовательском университете. Среди японцев много людей, страдающих ревматоидным артритом. Причина в ретровирусе, который обнаружен в их геноме. Механизмы формирования болезни удалось изучить, внедрив соответствующий ретровирус в геном трансгенных мышей. Оказалось, что ревматоидный артрит у японцев формируется иначе, чем у европейцев, поэтому самые эффективные западные лекарства оказались бесполезны для жителей Страны восходящего солнца, соответственно, в Японии начали разрабатывать свои стратегии лечения.
Для подобных работ нужны животные, моделирующие необходимые патологии. Сейчас, например, завершены работы по созданию депрессивного состояния у мышей: в течение месяца их содержали в условиях короткого светового дня. И это тоже важно для родины, ведь все, кто был и работал в Арктике (кстати, я в течение года работал в Антарктиде), отмечают, что с холодом справляться можно, а бороться с влиянием полярных ночей на организмочень непросто.
— В ИЦИГе недавно прошел симпозиум «Трансляционная медицина: от моделей на животных к клинике», расскажите о докладах, которые вызвали особенный интерес.
— Один из них посвящен генетическому разнообразию лабораторных животных как объектов трансляционных исследований. Сегодня в мире существуютдесятки тысяч генетических линийлабораторных мышей, а если собрать все генотипы, в том числе в виде эмбриональных стволовых клеток, мы получим более двухсот тысяч.
Также в рамках конференции были представлены различные работы по выполнению экспериментов на лабораторных животных. Например, испытания новых способов коррекции углеводного обмена у мышей со вторым типом диабета. Для опытов используют подопытных с гигантским ожирением: если обычная мышь весит не больше 40 грамм, то эти достигают 60—80. Представьте, это как двухсоткилограммовые люди. Они вырастают до такого размера потому, что не вырабатывают один из гормонов, подавляющих аппетит, и едят без остановки — на этом фоне у них и развивается сахарный диабет, и это хороший модельный объект для исследования.
В одном из докладов рассказали о прижизненном изучении некоторых химических соединений в мозге; методы магниторезонансной томографии (а именно, спектроскопия) позволяют определить содержание целого ряда химических соединенийв определенных точках организма. Речь идет о метаболических изменениях, которые возникают в мозге при дефиците доступной энергии, в том числе, и при сахарном диабете. Эти исследования направлены на поиск новых диагностических критериев, основанных на неинвазивном изучении нейрометаболизма. Это важно, потому что на данном этапе методы спектроскопии уже доступны в клиниках, но их почти не используют, так как интерпретировать результаты очень трудно. Мы же своими исследованиями транслируем новые возможности в практику.
— С какими проблемами приходится сталкиваться медикам и ученым, работающим над трансляционной медициной?
— Конечно, проблемы создает бюрократия, но, если говорить о внедрении разработки в практику, жаловаться на сложность системы неправильно — всё должно быть выверено. Говорят, что правила дорожного движения написаны кровью пострадавших, так и регламенты проверки препаратов создавались негативным опытом. Гораздо важнее, чтобы никто не мог по халатности пропустить лекарство, не задумываясь о качестве проверки.
Существует проблема подготовки кадров. Наш центр – это показательный пример. Нам удалось его запустить и отладить основные методы. За время перестройки образование во многих сферах стало хуже. Инженеров, судя по всему, готовили и готовят неплохо: наше здание — одно из самых сложных в Академгородке, и технические службы справляются с его эксплуатацией. А что касается биологической, то мы оказались первыми в стране, кто наладил контроль за здоровьем лабораторных животных в соответствии с мировыми стандартами. Но это осуществили не ветеринарные врачи (у них не хватает квалификации), а наши научные сотрудники. И сейчас мы содержим наших животных, контролируя около пятидесяти возбудителей болезни — для стандартизированной работы нужно следить, чтобы у мышей не было определенного списка патогенов и в процессе проверки тех или иных препаратовподопытные не погибали от случайных инфекций.
Что касается движения в практику, то какие-то шаги в этом направлении сделаны, но нужно отдавать отчет в том, сколько исследований ведется в стране. Для того чтобы проверять препараты на людях, их сначала испытывают на мышах, и по количеству животных можно косвенно судить о том, сколько лекарств находится в разработке. Например, в компании Сharles River недельная программа производства мышей составляет 800 тысяч голов, почти 40 миллионов в год. И если в Японии экспериментируют на 200 миллионах особей в год, пусть даже не всегда удачно, из этого обязательно что-нибудь получится. В России нет должного учета, но по экспертным оценкам годовое использование мышей ниже одного миллиона. Но нельзя сдаваться, ведь сейчас мы только начинаем приближаться к нужному уровню.
Наталья Бобренок
Фото: Юлии Поздняковой (анонс), автора (1), Ангелины Ивановой (2), В. Коваля (3)
