Медицина

Визуализация белков цитоскелета в стволовых клетках из жировой ткани человека
Криохранилище МНОЦ позволяет сохранять в жидком азоте клетки и ткани человека для научных исследований
Визуализация белков цитоскелета в стволовых клетках из жировой ткани человека
Криохранилище МНОЦ позволяет сохранять в жидком азоте клетки и ткани человека для научных исследований
  • Визуализация белков цитоскелета в стволовых клетках из жировой ткани человека
  • Криохранилище МНОЦ позволяет сохранять в жидком азоте клетки и ткани человека для научных исследований
1 6

Карманная лаборатория и заплатки для органов: как лечат в МГУ

В МГУ создали устройства для удалённого наблюдения за пациентами

«Заплатки» из стволовых клеток для внутренних органов, карманные лаборатории, устройства для удалённого наблюдения за пациентами, читающий медицинские карты робот, новые методы борьбы с раком и его последствиями — что создают и изучают специалисты МНОЦ МГУ, разбиралась «Газета.Ru».

Медицинский факультет был одним из первых трех факультетов Московского университета при его создании в 1755 году, но в 1930 году он был отделен от университета и преобразован в Первый московский медицинский институт. А спустя несколько лет на физиологическое отделение биологического факультета поступил Владимир Демихов — один из будущих основоположников мировой трансплантологии. Его эксперименты с пересадкой органов животных стали всемирной сенсацией, прошедшей, однако, мимо внимания в СССР. Многие из пионеров трансплантологии называли Демихова своим учителем.

Среди них был и американский кардиохирург Майкл Дебейки.

В 1996 году он был приглашен в Россию в качестве консультанта на операцию аортокоронарного шунтирования, которую кардиохирург Ренат Акчурин проводил президенту Борису Ельцину.

Дебейки удивился — а где же Демихов, основоположник этого метода? На что получил ответ: «Демихов? Так он ведь не хирург!».

Хотя медицинский факультет МГУ был возрожден еще в 1992 году, получив название Факультета фундаментальной медицины, у него все еще не было собственной клинической базы. Дебейки еще пять раз, будучи глубоким стариком, посещал Россию, беседовал с ректором МГУ Виктором Садовничим, с мэром Москвы Юрием Лужковым, о том, что у медицинской школы не будет будущего, если у университета не будет своей клиники — студенты, отучившись в университете, будут уходить практиковаться в другие клиники и вряд ли уже вернутся на факультет.

В 2005 году был заложен первый камень в здание Медицинского научно-образовательного центра МГУ имени М.В.Ломоносова - первой Университетской клиники в стенах классического университета — собственной клинической базы Факультета фундаментальной медицины. В 2013 году Медицинский центр принял первых пациентов. В 2016 году поликлиника №202, которая существовала в рамках Департамента здравоохранения города Москвы по совместному решению Правительства города Москвы и Московского университета была передана в структуру Университетской клиники.

Сегодня Медицинский центр МГУ – это многопрофильная клиника, структуру которой составляют поликлиника, клинико-диагностический центр и стационар, реабилитационный центр, собственный лабораторный корпус. Пациентам МНОЦ доступен полный цикл медицинской помощи от первичной медико-санитарной до специализированной и высокотехнологичной.

Основными задачами Университетской клиники являются обеспечение образовательного процесса для студентов, ординаторов и аспирантов Факультета фундаментальной медицины (ФФМ), проведение доклинических и клинических исследований, создание и апробация новых прогрессивных лечебно-диагностических технологий. Деятельность Центра неразрывно связана с факультетами МГУ - фундаментальной медицины, биологическим, физическим, химическим и другими. Интеграция исследовательского и образовательного потенциала Московского университета позволяет обеспечить замкнутый цикл высокотехнологичных наукоемких решений в области медицины и здравоохранения.


МНОЦ МГУ

Цифровая медицина

У специалистов МГУ в области цифровой медицины готов целый чемодан диагностических устройств, в прямом смысле этого слова. В набор входят термометр, электрокардиограф, тонометр, глюкометр, спирометр для оценки функций внешнего дыхания, пульсоксиметр для измерения пульса и насыщения крови кислородом, карманная биохимическая лаборатория и уникальное, разработанное в стенах МНОЦ с нуля портативное устройство, позволяющее комплексно оценивать сердечный ритм, дыхательную и двигательную активность пациента. Ближайший аналог устройства — «холтер», аппарат для суточного мониторинга ЭКГ,

который проигрывает разработке МГУ и в габаритах (прибор из МГУ на данный момент — самый маленький в мире),

и в функционале, и в удобстве использования. Холтер МГУ может быть использован для длительного мониторинга.

«Другие холтеры громоздкие, носить их можно не более суток. За это время многие опасные нарушения ритма могут не успеть проявиться. Длительный мониторинг с использованием кардиорегистратора, разработанного в МГУ, позволяет выявить нарушения на ранних стадиях, когда они ещё не проявляются ежедневно».


МНОЦ МГУ

Биохимическая «лаборатория в кармане», разработанная совместно с сотрудниками Химического факультета МГУ, позволяет провести биохимический анализ различных сред организма, без использования стационарных анализаторов. Достаточно нанести материал на тест-полоску, и с помощью мобильного приложения на основе нейросети проанализировать результат. Стабильность результата гарантируется системой автоматической самокалибровки, происходящей одновременно с анализом.

Важная особенность всех устройств в том, что они способны в режиме реального времени самостоятельно передавать данные в электронную медицинскую карту пациента. После включения прибор начинает снимать данные и передавать их в специальное приложение для мобильного телефона, который выдается в комплекте. Далее данные уходят на сервер медицинской информационной системы, где с ними может ознакомиться и врач.

Таким образом работа с аппаратным комплексом не требует от врача лишних действий — вся передача данных осуществляется автоматически.

В отличии от традиционных приборов, «чемоданчик» можно дать пациенту с собой. Использование комплекса позволяет решать задачи повышения доступности медицинской информации для врача.

«Возможность предоставить приборы в пользование пациенту позволяет отследить ранние признаки заболеваний, зачастую незаметные для самого пациента, и предотвратить их дальнейшее развитие, а не ждать, когда пациент обратится к врачу с уже более серьезными симптомами».

Аппаратный комплекс может быть использован на фельдшерских пунктах. В случае необходимости, фельдшер может предоставить более компетентному специалисту доступ к учетной записи пациента. Это не только экономит время, но и позволяет сократить число возможных ошибок при передаче информации.

На основе описанного комплекса реализован набор решений для целевого применения:
-Инструментальная платформа дистанционного длительного персонального мониторинга пациента;

-Инструментальная платформа дистанционного предсменного контроля физиологических параметров работающих во вредных, опасных профессиях (водители, транспорт автомобильный, железнодорожный, авиационный, сотрудники атомных станций и тд);

- Инструментальная платформа для «врача офиса» и «семейного» врача.

Обработка всей медицинской информации происходит в информационной системе собственной разработки, обеспечивающей широкий набор функций, таких как организация регистрации пациента, хранение и накопление данных в электронной медицинской карте пациента и создание личных кабинетов пациента, организация видео-аудио коммуникаций врач-пациент, врач-врач, взаимодействие с инструментальными платформами, экспертными и аналитическими системами.

Для решения задачи контроля качества медицинского документа в МНОЦ был разработан программный робот, анализирующий медицинские тексты. Проверка одной истории болезни занимает до 5 секунд — робот ее «читает» и выдает перечень дефектов и недостающих данных. По официальной статистике, из 100 документов, заполняемых вручную, 87 содержат дефекты, достаточные для применения штрафных санкций к лечебному учреждению. Сейчас эта система уже интегрирована в работу медицинской информационной системы клиники МГУ.

Одновременно с внедрением в практику описанных методик, во МНОЦ МГУ ведется перспективная разработка по ряду направлений. Среди них выделяются:

- Система автоматического распознавания тканей для лазерной литотрипсии. Она позволяет автоматически распознавать ткани, на которые наведен луч лазера, и выключаться в случае необходимости. Если у врача дрогнет рука, он не травмирует почку;

- Комплекс экспертных систем на основе искусственного интеллекта. Системы предназначены для обеспечения оперативной и систематической помощи медперсоналу (накопление, хранение, обучение на основе опыта и знаний, интерпретация и многократное использование). Направления анализа - интегрированная оценка физиологических показателей пациентов (профиль пациента), планирование терапии для различных целевых групп, клиническая фармакология, системы кардиодиагностики;

- Стационарный комплекс для диагностики без присутствия врача.

Регенеративная медицина

Одно из направлений, которое активно разрабатывается в Медицинском научно-исследовательском центре МГУ - регенеративная медицина. Эта область связана с восстановлением разрушенных из-за травмы или пораженных болезнью тканей и органов. Регенеративная медицина - молодая наука на стыке биологии, медицины и инженерии, развивающаяся в мире около 15 лет, в котором Россия отстает от мировых тенденций на 2-3 года. В 2017 году был принят Федеральный закон «О биомедицинских клеточных продуктах», регулирующий разработку, исследования и применение в практике медицинских продуктов на основе клеток человека.

В задачи регенеративной медицины входит лечение самых различных, в том числе и тяжелых и неизлечимых заболеваний.

«Уровень понимания технологий, с которыми работают ученые, пока еще скорее поверхностный, — отмечает Павел Макаревич, заведующий лабораторией генно-клеточной терапии. — Клетки не подчиняются законам фармакологии, которые мы знаем - мы работаем с объектом, который не похож ни на что в медицине, существовавшей в XX веке. Эти методы стоит применять только по действительно серьезным показаниям — во-первых, это будет показательно, во-вторых, риски будут оправданы, в-третьих, это не дискредитирует саму отрасль».

Клеточная терапия получила распространение в четырех основных направлениях — онкологии, хирургии, лечении наследственных заболеваний (например, тяжелого комбинированного иммунодефицита) и иммунологии. В мире наблюдается повышенный интерес к регенеративной медицине со стороны силовых ведомств и некоторые группы работают над созданием методов регенеративной медицины для лечения боевой травмы, лучевых поражений, массивных ожогов. Также большое внимание уделяется вопросам перепрограммирования одного типа клеток в другой.

Глобальная задача ученых - достичь уровня, когда можно будет вызывать регенерацию клеток в организме человека, не вводя ничего извне. Сейчас при клеточной терапии ученые получают клетки, культивируют, обрабатывают, готовят к трансплантации и вводят обратно в организм пациента.

«Вся цепочка вне организма - это всегда риски, — поясняет Макаревич. — Клетка в чашке Петри и клетка в организме находятся в совершенно разных условиях. Что произойдет в чашке, мы можем контролировать, анализировать, предсказывать, но это всегда зона риска, начиная от загрязнения микроорганизмами из-за ошибки в лаборатории и заканчивая малоизученными механизмами онкогенеза. Уровень, к которому мы стремимся - это когда мы, воздействуя вне организма, сможем вызвать регенерацию in vivo естественными механизмами организма, ничего не держа вне организма. Это возможность управлять процессами регенерации в организме, а не имитировать их в чашке».

Хотя в экспериментах на животных достигнуты определенные успехи, иногда проблематично ввести разработанные технологии в клиническую практику — регулярно возникают проблемы в плане эффективности метода и понимания самых тривиальных вопросов — как пересчитать дозу клеток, которая сработала для мыши, кролика или другого животного на человека? Как коррелирует сила воздействия с дозой? Почему для мыши было достаточно этой дозы, а человеку будет недостаточно?

«Это все вопросы новой фармакологии, и мы пока не знаем достаточно, чтобы сформулировать ее закономерности», — говорит Макаревич.

Развитие в России и во всем мире получили методы, связанные с постнатальными стволовыми клетками — клетками взрослого организма. Эмбриональный материал в России сейчас находится под запретом для терапевтического использования (в научных целях его использовать можно). Постнатальные стволовые клетки — лидер и в России, и в мире как объект исследований регенеративной медицины.

«Идея в том, что организм человека в течение всей жизни обновляется, восстанавливается после травм, перегрузок, и за это отвечают клетки, которые можно выделить из организма, культивировать и вернуть человеку, чтобы они оказали свой эффект», — объясняет Макаревич.

Институт регенеративной медицины в МГУ был создан в 2016 году. В нем активно ведутся разработки во многих направлениях регенеративной медицины. Одно из основных — исследование механизмов и способов подавления и регуляции фиброза, образования рубцовой ткани. Хотя формирование рубца позволяет сохранить целостность органа, в определенных случаях оно представляет серьезную проблему. Так, например,

если рубец сформируется при сшивании рассеченного нерва, восстановить его чувствительность будет невозможно.

Опасно образование рубцовой ткани и на сердце после инфаркта или в легких при лучевой терапии. Фиброз сдерживает регенерацию, и если научиться его регулировать, то можно добиться решения многих медицинских проблем.

Ряд ученых Института занимаются редактированием генома, разрабатывают методы создания клеток, обладающих терапевтическими возможностями при аутоиммунных заболеваниях.

«Очень большая часть эффектов связана не с самими клетками, а с тем, что они вырабатывают большое количество биологически активных белков, пептидов, в общем, с их секретомам (продуктами секреции), — рассказывает ученый. — Вводимые нами стволовые «сигналят» окружающим зрелым клеткам сосудов и тканей, вызывая в них мощные эффекты и стимулируя регенерацию ткани. При этом в некоторых случаях эффективность этого секретома сопоставима с имплантацией самих клеток, что подтолкнуло нас к его использованию в качестве самостоятельного препарата».

В экспериментах применение продуктов секреции оказалось успешным для лечения ожогов и создания тканеинженерных конструкций. В частности, совместно с урологами ученые завершили проект по созданию коллагеновой «заплатки», содержащей секретом стволовых клеток для пластики мочевого пузыря. Вводить в агрессивную среду мочевого пузыря живые клетки бесполезно, они там просто не выживают. А коллаген сам по себе вызывает рубцевание в месте повреждения.

Но использование коллагена одновременно с продуктами секреции позволило получить «заплатку», морфологически похожую на настоящую стенку мочевого пузыря.

Еще одно важное направление связано с восстановлением мужской фертильности. Продукты секреции способны активировать стволовые клетки тестикул (сперматогонии), что приводит к возобновлению сперматогенеза. Дисфункция этих клеток - самая тяжелая, почти неизлечимая форма мужского бесплодия. Научными работами в этой области в Институте руководит кандидат медицинских наук Анастасия Ефименко, которая выиграла конкурс на создание в Институте новой лаборатории и сейчас со своей командой готовит проект по доклиническим исследованиям этих продуктов.

Еще одно направление связано с созданием так называемых «клеточных пластов».

«Если мы культивируем стволовые клетки очень долго, то они сами формируют своего рода «заплатку», в которой нет ни одного инородного компонента, только белки, которые наработали сами клетки, — поясняет Макаревич. — Биосовместимость такой конструкции стопроцентная, хотя у нее есть ограничение толщины. С коллегами из НМИЦ Кардиологии Минздрава мы использовали их в эксперименте для лечения ишемии, заболеваний сердца. Сейчас мы ведем два проекта, которые касаются моделирования на крысах глубоких дефектов кожи и пролежней. Мы получили очень хорошие результаты по скорости заживления и по уменьшению воспаления, поэтому планируем патентование результатов и разработку этой технологии для клинического применения.»

Говорить о широком использовании этих разработок в клинической практике пока рано. Московский Университет с 2014 по 2016 годы вел разработку правил доклинических исследований клеточных продуктов, теперь настало время провести все разработки через этот процесс для «выхода» в клинику.

«Ситуация долгое время созревала и, наконец, дозрела до появления закона. Вслед за этим сейчас идет этап формирования нужных для его работы документов и формирование целой системы, которая будет обеспечивать безопасность и эффективность применения методов регенеративной медицины», — говорит Макаревич.

Кроме того, ученых беспокоит вопрос нехватки специалистов в области регенеративной медицины.

«Как Университет, мы видим важную часть своей миссии в построении системы подготовки врачей, понимающих, что такое регенеративная медицина, людей, готовых работать на производстве, экспертов, специалистов по оценке качества», — добавил ученый.