Нина Тендон: Тканевая инженерия = индивидуализированная медицина?

Я хотела бы показать вам видеозапись некоторых моделей, с которыми я работаю. Они все идеального размера и не имеют ни грамма жира. Я уже сказала, что они великолепны? И что это научные модели? (Смех)

Как вы, наверное, догадались, я тканевый инженер, и это видеозапись биений ткани сердца, созданной мною в лаборатории. Мы надеемся, что однажды такие ткани смогут служить в качестве запасных частей для человеческого организма. А сегодня я расскажу вам о том, как из этих тканей получаются фантастические модели.

Возьмём, например, процесс тестирования лекарств. Он включает разработку лекарства, тестирование в лаборатории, испытание на животных и, наконец, клинические исследования, или испытания с участием людей, прежде чем лекарство выходит на рынок. Это долго и дорого, а иногда уже после того, как лекарство выпущено на рынок, у него выявляются непредвиденные эффекты, и оказывается, что оно причиняет вред. Причём чем позже это выясняется, тем хуже последствия.

Всё это сводится к двум аспектам. Во-первых, люди очень отличаются от крыс, а во-вторых, несмотря на невероятное сходство людей друг с другом, имеющиеся между нами небольшие различия очень сильно влияют на то, как мы усваиваем лекарства, и какое действие они на нас оказывают.

Было бы здорово иметь лабораторные модели, похожие на нас больше, чем крысы, и в то же время отражающие наши различия. Давайте посмотрим, как нам в этом может помочь тканевая инженерия.

Одна из ключевых используемых здесь технологий, действительно важных — это индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Они были разработаны в Японии довольно недавно. Итак, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Они во многом похожи на эмбриональные стволовые клетки, но не являются объектом полемики. Мы индуцируем клетки, скажем, клетки кожи, введя в них несколько генов, культивируем их и затем собираем. Эти клетки кожи можно обмануть и ввести в эмбриональное состояние, что-то вроде потери клеточной памяти. Во-первых, с такими клетками нет этических проблем. Во-вторых, из них можно вырастить любые ткани: ткань головного мозга, сердца, печени. Понимаете? Всё это из одних и тех же клеток. Так что можно сделать модель сердца или мозга конкретного человека на чипе.

Сейчас мы работаем над созданием тканей с прогнозируемой плотностью и поведением, что позволит использовать их для тестирования лекарств. А это схема биореактора, разрабатываемого в нашей лаборатории для того, чтобы при создании тканей иметь большую гибкость. Представьте аналогичную версию в широком масштабе, с тысячами образцов человеческих тканей. Это будет подобно проведению клинических исследований на чипе.

Ещё один момент, связанный с индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками: если взять, например, клетки кожи у людей с наследственным заболеванием и создать из них ткани, то можно использовать технологии тканевой инженерии для создания моделей этих заболеваний в лаборатории. Вот пример из лаборатории Кевина Эггана в Гарварде. Он создал нейроны из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, взятых у пациентов с боковым амиотрофическим склерозом, и затем разделил их на нейроны; удивительно, что эти нейроны также проявляли симптомы болезни. Так что с такими моделями мы можем бороться с болезнями быстрее и понимать их лучше, чем когда-либо раньше, и, возможно, быстрее находить от них лекарства. Вот ещё пример стволовых клеток, созданных из клеток пациента, страдающего пигментным ретинитом — дегенерацией сетчатки. Эта болезнь наследуется в моей семье, и мы очень надеемся, что подобные клетки помогут найти лекарство.

Итак, эти модели прекрасно работают, но действительно ли они не хуже крыс? Ведь крыса — это целый организм со взаимодействующими органами. Лекарство для сердца может метаболизироваться в печени, а продукты его обмена храниться в жировой ткани. Не упускаем ли мы всё это с тканеинженерными моделями? На самом деле, в данной области есть ещё одна тенденция. Объединяя технологии тканевой инженерии с микрофлюидикой, она развивается в направлении создания модели целого организма со множественными системами органов, чтобы можно было проверить, как лекарство от повышенного артериального давления действует на печень, или как антидепрессанты влияют на сердце. Такие системы очень трудно создать, но мы только начинаем их разрабатывать, так что следите за новостями.

Но и это ещё не всё, потому что после того, как лекарство одобрено, тканевая инженерия может реально помочь в разработке индивидуализированного лечения. Приведу пример, который может случиться с каждым, но надеюсь, что с вами этого никогда не произойдёт. Представьте, что человеку сообщают ужасную новость: у него рак. В таком случае лучше сначала смоделировать, как будут работать лекарства от рака у этого конкретного человека, прежде чем принимать их. Это пример из лаборатории Кэрен Бёрг, где используются струйные технологии для биопечати клеток рака молочной железы, изучения его прогрессирования и лечения. А наши коллеги из университета Тафтса сочетают такие модели с тканеинженерными костями для изучения того, как рак распространяется по организму. Подобные мультитканевые чипы будут следующим этапом таких исследований.

Представив модели, которые мы только что обсуждали, понятно, что в будущем тканевая инженерия позволит полностью изменить процесс тестирования лекарств на каждом его этапе: создание моделей болезней для быстрого подбора состава лекарств, широкое использование моделей человеческих тканей для тестирования в лаборатории, уменьшение испытаний на животных и клинических исследований с участием человека, в также индивидуализированное лечение коренным образом изменят рынок лекарств. По сути дела мы сильно ускоряем обратную связь между созданием нового соединения и пониманием того, как оно действует на человеческий организм. И этот процесс фактически преобразует биотехнологию и фармакологию в информационную технологию, помогая нам обнаруживать и оценивать лекарства быстрее, дешевле и эффективнее. И в этом преимущество тканевых моделей над экспериментами на животных, не правда ли? Спасибо. (Аплодисменты)