Сохранит ли Япония позицию лидера в сфере передовой медицины с применением iPS-клеток?

Что такое iPS-клетки?

Методика получения индуцированных стволовых клеток (iPS-клеток) была открыта в 2006 году профессором университета Киото Яманака Синъя.

«Клетка – это основная единица нашего тела. Например, клетки кожи защищают тело от внешнего воздействия, клетки сердечной мышцы обеспечивают работу сердца, перекачивающего кровь по всему организму. Все органы и ткани состоят из клеток, выполняющих определённую функцию. Обычная клетка не может преобразовываться в клетки другого типа. Процесс формирования типа клетки называется дифференцировкой», - рассказывает заместитель директора Центра исследований и применения iPS-клеток Киотского университета (CiRA) Это Кодзи.

Профессор Яманака Синъя (фото предоставлено Центром CiRA)

Мозг, сердце, лёгкие, мышцы, кости и другие органы и ткани человека и других многоклеточных организмов формируются путём многократной дифференцировки одной оплодотворённой яйцеклетки. Программа создания тела заложена в ДНК, расположенной в ядре клетки. В процессе дифференцировки в клетке остаются элементы, необходимые для определённой функции, остальной потенциал утрачивается.

«При производстве iPS-клеток дифференцировавшиеся клетки возвращаются в их исходное состояние, когда они могут преобразовываться в клетки любого типа. Например, введение небольшого количества генов (Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc) в клетки кожи или крови с последующим перепрограммированием превращает их в плюрипотентные клетки, способные, подобно оплодотворённой яйцеклетке, трансформироваться в клетки сердечной мышцы, нервы и другие клетки»

Ещё одна отличительная особенность iPS-клеток – это способность к пролиферации. У обычных дифференцированных клеток способность к делению ограничена, поэтому они не могут размножаться бесконечно. Например, клетки кожи через определённое время умирают и заменяются на новые клетки. Однако iPS-клетки благодаря способности к самовоспроизводству в благоприятных условиях могут делиться бесконечно. Именно поэтому их стали применять для восстановления тканей и в регенеративной медицине. Профессор Яманака, открывший iPS-клетки, в 2012 году удостоился Нобелевской премии по физиологии и медицине за технологию, способную возвращать зрелые клетки в их исходное состояние, и тем самым победивший необратимость дифференцировки.

До появления iPS-клеток в регенеративной медицине использовались эмбриональные стволовые клетки (ЭСК), получаемые из эмбриона на ранней стадии развития оплодотворённой яйцеклетки. В 1981 году ЭСК выделили из мышиных эмбрионов, в 1998 году – из человеческого эмбриона.

«Эмбриональные стволовые клетки тоже являются плюрипотентными и обладают способностью к пролиферации, поэтому их собирались использовать в регенеративной медицине, однако применение оплодотворённой яйцеклетки вызвало сомнения об этической стороне вопроса. В отличие от ЭСК, iPS-клетки получают из собственных клеток пациента, что избавляет от необходимости работать с таким материалом, как оплодотворённая яйцеклетка. Кроме того, собственные клетки не вызывают отторжения при трансплантации. Вполне естественно, что iPS-клетки оказались в центре внимания во всём мире».

Новые методики регенеративной медицины

«Исследования в сфере технологий применения iPS-клеток получили мощную государственную поддержку, поэтому Япония стала мировым лидером в сфере регенеративной медицины. Сейчас реализуется восемь исследовательских программ по созданию сетчатки, сердца, тромбоцитов и иммунных клеток на основе iPS-клеток. Эти программы на несколько лет опережают США, Китай и другие страны с передовой медициной».

Наиболее заметные успехи демонстрирует Такахаси Масаё, президент медицинского стартапа «Вижион Кэа» в городе Кобэ. Ранее она возглавляла проект в Институте физико-химических исследований RIKEN. С помощью iPS-клеток Такахаси получает пластины клеток сетчатки глаза, используемые для лечения таких офтальмологических заболеваний, как возрастная дегенерация жёлтого пятна и пигментный ретинит.

«Такахаси Масаё – мировой лидер в сфере регенерации сетчатки. Сейчас она завершила этап клинических исследований и подала заявку на присвоение этой методике статуса «Передовой медицины», позволяющего пациентам оплачивать только часть расходов за лечение, даже если оно не попадёт в перечень страховых услуг. Обычно процесс одобрения нового вида лечения, разработанного частной компанией и прошедшего этап клинических исследований, требует много времени. Получение статуса «Передовой медицины» помогает пациентам быстрее получить доступ к новым видам лечения. Супруг Такахаси Масаё Дзюн – директор Центра CiRA. Он добился удивительных результатов в лечении болезни Паркинсона. Он уже завершил собственное исследование с участием семи пациентов и стремится как можно скорее внедрить этот метод в лечебную практику».

В кардиологии профессор Сава Ёсики из университета Осака впервые в мире с помощью iPS-клеток создал пластину из клеток миокарда и пересадил её на сердце пациента с тяжёлым кардиологическим заболеванием. Профессор Фукуда Кэйити из университета Кэйо изучает безопасность и эффективность трансплантации шарообразных структур из кардиомиоцитов на основе iPS-клеток.

Заместитель Центра CiRA Это Кодзи тоже занимается разработкой новых методов лечения: «Исследование нашей команды направлено на обеспечение массового производства тромбоцитов. Этот компонент крови играет важную роль при остановке кровотечений. В 2021 году мы провели клиническое исследование по переливанию тромбоцитов, полученных из iPS-клеток на базе собственных клеток пациентов с редкими группами крови, которым трудно найти доноров. На основе результатов этого исследования мы планируем начать следующий эксперимент по производству нового тромбоцитарного препарата».

iPS-клетки вносят огромный вклад в лечение онкологических заболеваний. Профессор Канэко Син из Центра CiRA исследует применение Т-лимфоцитов, натуральных киллеров (НК) и других иммунных клеток в качестве «оружия» для атаки раковых клеток. Например, используя iPS-клетки и внедрив ген CAR, способный распознавать рак, в Т-лимфоциты, можно получить множество высокоэффективных CAR-T-лимфоцитов. Данная технология позволяет создавать стандартные клеточные препараты, подходящие нескольким пациентам, а не выращивать клетки каждому пациенту индивидуально.

Банк iPS-клеток

Чтобы внедрить достижения регенеративной медицины в клиническую практику, необходимо повышать эффективность исследований. Банк iPS-клеток, учреждённый Центром CiRA, внёс огромный вклад в повышение эффективности исследований. Процесс получения iPS-клеток из собственных клеток пациента занимает несколько месяцев. В банке iPS-клеток хранятся iPS-клетки, изготовленные из клеток здоровых доноров. Банк предоставляет эти клетки исследователям и медицинским учреждениям.

«Банк обеспечивает эффективное и оперативное ведение исследований. Клеточный фонд создаётся с учётом основных типов человеческих лейкоцитарных антигенов (HLA) японцев. Это снижает риск отторжения при трансплантации. В апреле 2020 года Центр CiRA передал Банк Фонду CiRA. В настоящее время глава Фонда профессор Яманака Синъя выступает посредником между учёными и промышленностью и работает над усилением фонда Банка в преддверии дальнейшего развития регенеративной медицины.

Фонд CiRA производит и поставляет iPS-клетки для клинического применения и исследований (фото предоставлено Фондом CiRA)

Достижения других стран

В настоящее время Япония является мировым лидером в сфере исследований iPS-клеток, однако Это Кодзи выражает беспокойство: «Нас на огромной скорости догоняют США, страны Европы и Китай. Изначально в сфере регенеративной медицины лидировали западные страны, использовавшие эмбриональные стволовые клетки, однако когда Япония начала успешно применять iPS-клетки, они немедленно сменили курс. В США проекты быстро выходят на коммерческие рельсы. Уже есть компании, производящие iPS-клетки по стандартам GMP для исследований.

Американская компания «Фэйт Терапевтикс» разработала методику иммунотерапии на базе iPS-клеток и сейчас проводит клинические исследования. В США развита практика частных инвестиций в венчурные проекты, объём инвестиций в одну компанию может достигать нескольких десятков миллионов долларов. В Китае исследования обеспечиваются мощной поддержкой государства. В 2023 году в Китае опубликовали отчёт о регенерации миокарда с помощью iPS-клеток. Если так пойдёт и дальше, Япония может утратить позицию лидера».

Японские учёные зависят от денежных средств, выделяемых из государственного бюджета. В 2024 году бюджет проектов на регенеративную медицину, клеточную терапию и генотерапию, куда входят и iPS-клетки, составил всего 20 миллиардов иен. Япония отстаёт от западных стран по мобильности исследователей, а также по уровню гибкости сотрудничества между промышленным сектором и наукой. Для сохранения преимущества необходимы фундаментальные реформы, направленные на развитие привлечения частного капитала, международных исследований, а также пересмотр патентной стратегии.

Поддержка населения – ключевой фактор будущих перспектив

«Чтобы добиться успеха, недостаточно иметь талантливых учёных и финансирование», - подчёркивает Это. «Успех можно обеспечить только с помощью слаженной работы команды профессионалов – специалистов по интеллектуальной собственности, разрабатывающих патентную стратегию, сотрудников по связям с общественностью, информирующих население о результатах исследований, инженеров по техническому обеспечению, управляющих новейшим оборудованием, специалистов по финансам, отвечающих в том числе за сбор пожертвований. Однако кадровая система японских университетов не предполагает наличия такой команды на постоянной основе, поэтому учёным приходится полагаться на добровольные пожертвования».

Именно поэтому профессор Яманака участвует в марафонах и других мероприятиях, связанных со сбором средств.

С 2012 года профессор Яманака Синъя участвует в марафонах по всей стране, призывая к помощи Фонду CiRA. Во время марафона Бэппу Ойта Майнити он обновил личный рекорд (3 часа 20 минут 32 секунды) (фото: профессор Яманака на Осакском марафоне-2018, «Киодо Имэйджиз»)

«Нынешние достижения получены за счёт государственной поддержки, но чтобы обеспечить массовое применение iPS-клеток в медицине и выйти на необходимый для экспорта уровень, нам необходимо одобрение и активная поддержка населения. Я готов отвечать за прозрачность исследований и строить будущее на основе сотрудничества с обществом»

Потенциал iPS-клеток огромен, поэтому разработки в сфере регенеративной медицины и новых лекарственных препаратов способны внести вклад в здоровье всего человечества. Чтобы Япония сохранила позиции мирового лидера в этой сфере, нужно не только обеспечивать учёных государственным финансированием, но и заручиться поддержкой населения. Проявление интереса к данной сфере и принятие конкретных действий каждым из нас станут основой для выхода науки на следующий этап.

Репортаж и текст статьи: Окоси Ютака (team Pascal)

Редакционное сотрудничество: POWER NEWS

Фотографии и иллюстрации предоставлены Центром исследований и применения iPS-клеток Киотского университета (CiRA)