Почему регенеративную медицину называют медициной будущего, какие принципиально новые возможности она дает, чем отличается от традиционной медицины, что представляет собой сейчас и какой станет в будущем – об этом наш разговор с академиком РАН Всеволодом Арсеньевичем Ткачуком, деканом факультета фундаментальной медицины МГУ, директором Института регенеративной медицины МГУ.
– Всеволод Арсеньевич, что за рисунок висит у вас за спиной?
– Это зарисовка на листе бумаги, под которой написано «Николай Иванович Пирогов на заседании Московской городской думы» и подпись: «24 мая 1881, Москва, И. Репин». Пирогов был студентом медицинского факультета Московского университета. Всему миру он известен как величайший со времен Везалия анатом. У нас Пирогов больше известен как великий хирург. Он знаменит еще тем, что был самым молодым студентом-медиком в истории России. Стал студентом в 14 лет, закончил с отличием, а в 21 год стал профессором хирургии в Дерптском университете. Таких молодых профессоров в Европе больше не было.
– Как вы считаете, какие моменты преемственности ваш факультет наследует от Пирогова?
– Преемственность есть, и не только от Пирогова – от всех традиций Российской медицинской школы. Отечественная медицина начиналась в Московском университете. В традициях российской медицины и медицинского образования была подготовка врача, который может не только лечить, но и выяснять причины развития заболеваний, создавать новые диагностические методы, новые лекарства.
– Вам удается готовить таких врачей?
– Да, надеюсь. Наш факультет возродился в МГУ ровно 30 лет назад. В марте 1992 года ректором МГУ был избран В.А. Садовничий, а в апреле он издал приказ о создании факультета фундаментальной медицины. По его мнению, выведение медицинского образования из системы классических университетов, что произошло в нашей стране в 1930 году, лишило вузы возможности полноценно давать студентам-медикам знания по фундаментальным дисциплинам (физике, химии, биологии, математике), а также прививать навыки работы в лаборатории, постановки научных экспериментов, проведения исследований. Были нарушены традиции старой медицинской школы, что привело к подготовке врача для системы здравоохранения, для выполнения лечебных функций, но не для развития медицины как науки. Ректор привлек меня к работе на этом факультете с первых дней в должности завкафедрой, а последние 22 года я декан этого факультета.
– Солидный срок.
– Почему врач должен заниматься медицинской наукой? Дело в том, что мы с вами живем в эпоху, когда большая часть заболеваний не имеет научной базы для объяснения причин патологии. Считается, что это около 80% заболеваний. Мы их излечить никогда не сможем, если не поймем, от чего они возникают. Большинство современных лекарственных препаратов устраняют симптомы болезни, они помогают жить с этой болезнью, улучшают качество жизни больного, но не продлевают его жизнь и не избавляют от болезни. Нельзя повышать эффективность нашей медицины без наращивания мощности медицинской науки, в которой должны работать люди, подготовленные для этой сферы деятельности.
– Именно таких людей вы и готовите?
– Да. Врача надо готовить, как певца или скрипача в консерватории. Это должна быть школа-студия, где ведется индивидуальная работа, происходит постоянное общение мастера и ученика. В МГУ соотношение численности между студентами и преподавателями 4:1. В других вузах такого и близко нет. У нас есть крепкая материальная база, лаборатории, наши студенты делают и защищают курсовые работы, начиная с третьего курса. На первых курсах они должны приходить в лабораторию, а на старших проводить исследовательскую работу под руководством своих педагогов в клинических отделениях, а потом писать нечто похожее на диссертацию, делать доклад и защищать работу перед оппонентом. Это настоящая научная работа. Больше трети студентов в процессе учебы публикуют научные статьи.
Ученые должны уметь также анализировать научную литературу. Они должны прочитать десятки статей, написать обзор литературы. Они получают навыки работы в лаборатории, приобретают вкус к исследованию, у них амбиции развиваются, они видят, что они могут что-то сделать значимое. Так было в Московском университете всегда. И мы продолжаем эту традицию.
– Всеволод Арсеньевич, в 2016 году вы решили создать Институт регенеративной медицины МГУ. Как я понимаю, это был самый первый институт регенеративной медицины в нашей стране?
– Их сейчас около десятка, но наш был первый. Чтобы открыть, мы должны были его спроектировать и построить. Он требует особого класса чистоты и особого оборудования, особого кондиционирования, так как там создаются и производятся лекарства, которые нельзя стерилизовать. Задумка была давно. Идею поддержал Виктор Антонович Садовничий и убедил Юрия Михайловича Лужкова это сделать. Пришли сюда работать выпускники нашего факультета. Многие стали кандидатами наук, уже в этом году появятся первые доктора наук по регенеративной медицине.
– Чем была вызвана необходимость создания такого института?
– Возникла новая наука. Я говорил, что не все в медицине известно, не все можно излечить, но и не все исследования можно выполнить. Но если не знаешь, как к этому подступиться, не берись. В последние десятилетия большой прорыв произошел в мировой науке, прежде всего, в биологии. Появились новые знания, а за ними пришли и идеи.
Известно, что все наши ткани и органы состоят из клеток, а они всю жизнь обновляются. Тело человека можно сравнить с автомобилем, который на большой скорости мчится по жизни, и на ходу у него производится замена запчастей, масла, фильтров, цилиндров. Это должно происходить постоянно, только тогда жизнь может продолжаться долго. Обновление нашего организма достигает десятков тонн клеток за время жизни одного человека.
– Когда это обновление заканчивается, мы умираем?
– Мы умираем раньше, не тогда, когда оно прекратилось, а когда оно настолько замедлилось, что в результате этого органы начинают функционировать неполноценно. До этого века медицина не умела использовать потенциал обновления как мишень для лечения. Нет ни одного лекарства, которое бы регулировало скорость обновления клеток в органах и тканях, замедляя или ускоряя его.
– Как происходит это обновление?
– Для того чтобы обновляться, клеткам надо делиться. При каждом делении клетки животного или человека раскручивается вся нить ДНК, потом делается ее копия, и этот процесс всегда сопровождается внесением «ошибок считывания», при каждом делении появляется одна-две мутации. Клетки могут делиться не более 50 раз, так как при каждом делении укорачивается нить ДНК. Следовательно, каждая клетка имеет десятки уникальных мутаций.
Второе. Оказалось, что только 2% молекулы ДНК, на которые записана наша наследственность, определяют структуру белков, то есть соответствуют догме «один ген – один белок – один признак». Большая часть молекулы ДНК несет другую информацию, которая определяет судьбу этих клеток: влияет на их дифференцировку, дедифференцировку и трансдифференцировку клеток, на экспрессию в них генов.
С помощью транскрипционных факторов и регуляторных РНК из любой соматической клетки нашего организма можно сделать любую другую клетку, например, из клеток кожи вырастить нейроны или кардиомиоциты.
– Так началось клонирование?
– Да, это сейчас используется для клонирования тканей человека. Эти знания и возможности нельзя не использовать в медицине. Такова была логика создания института регенеративной медицины.
Мы с вами заговорили о продолжительности жизни. В процессе всей жизни человека в органах и тканях появляются состарившиеся клетки, в которых накапливаются дополнительные дефекты, например, накапливаются неправильно собравшиеся или денатурировавшиеся белки. Эти белки могут нарушать функцию клетки. Накапливаются также внутриклеточные структуры, которые подверглись воздействиям вредных, токсичных веществ. Состарившиеся клетки называют сенесцентными.
– Можно ли уменьшить их число или предотвратить образование?
– Качество генов мы унаследовали от родителей. Это изменить нельзя. Но на функционирование этих генов влиять можно.
– Как же?
– Через эпигенетические факторы. Из экспериментов на клетках и на экспериментальных животных мы знаем, каким образом можно замедлить процессы, которые приводят к образованию сенесцентных клеток. Нужно воздействовать на процессы метилирования и ацетилирования хроматина. Ферменты, которые участвуют в этих процессах, мы можем рассматривать как потенциальные мишени для препаратов, которые будут замедлять старение и, может быть, продлевать жизнь.
Помимо эпигенетической регуляции, судьба клетки зависит от ее окружения. Это другие клетки, с которыми она вступает в физический контакт через специфические рецепторы. Это также так называемые фибриллярные белки, которые тоже могут затруднять работу клетки. Природой созданы механизмы убийства, так называемая программируемая смерть клеток. За время жизни человека его тело образует десятки тонн клеток. Значит, и десятки тонн клеток погибают в нашем теле. Есть специальные механизмы, которые через специфические рецепторы запускают сигнальные пути, приводящие к смерти той или иной клетки под влиянием определенных факторов.
– Какие это факторы?
– Например, гипоксия – нехватка кислорода. Или гипероксия – избыток кислорода. Рецепторы кислорода запускают апоптоз. Оказалось, что голодание через другие рецепторы и другие сигнальные пути запускает так называемую аутофагию. Клетка, если ей недостаточно питательных веществ, начинает переваривать свои белки и органеллы. Дееспособные клетки выживают, а вот дефектные убираются из тканей. Есть еще около десятка других механизмов программируемой гибели клеток.
– Правильно ли я понимаю, что если мы все это расшифруем, то сможем воздействовать на эти механизмы?
– Да, можно избирательно воздействовать на определенные процессы программируемой гибели. В неблагоприятных условиях первыми пострадают старые, ослабевшие, сенесцентные клетки, и на смену им придут молодые, новые, возникающие из стволовых клеток.
– Что сегодня представляет собой регенеративная медицина?
– На данном этапе регенеративная медицина накопила знания и создала методы, которые позволяют использовать ее для восстановления структуры и функции ряда тканей человека.
– Расскажите о прикладных разработках вашего института. Что сейчас создается в ваших лабораториях?
– В последние десятилетия некоторые клиницисты занимались клеточной терапией. Все ожидали больших достижений от применения стволовых клеток. Не было больших достижений. И хорошо, потому что могли бы быть и побочные, плохие эффекты.
Почему не было достижений? Логика была такая – с возрастом и при болезнях происходит расходование стволовых клеток. Думали, что давайте выделим стволовые клетки, наработаем их вне организма, введем их в нужный орган, произойдет обновление, и тогда все пойдет как надо. Однако природой создан механизм, который противодействует такой технологии. Это стало понятно после 20 лет проведения клеточной терапии. Оказалось, что стволовой клетке надо вернуться в свою нишу, и только там она может получить сигнал к нужной дифференцировке. Возраст и заболевания приводят к старению ниши стволовых клеток.
– То есть стволовая клетка не может туда вернуться?
– Да. Ниша состарилась. И поэтому терапевтические стволовые клетки не попадают в нишу и погибают.
– Что же делать?
– Мы обнаружили, что мезенхимальные стволовые клетки, из которых образуются кость, жир, мышцы, то есть основная масса нашего тела, при определенных условиях секретируют специфические молекулы, которые могут восстанавливать нишу сперматогональных клеток. Эти молекулы идентифицированы, и сейчас на их основе создается лекарственный препарат для лечения мужского бесплодия. Очень важно, что показана принципиальная возможность обновления ниши.
Как мы уже поняли, в одиночных клетках включается программа гибели. Это свойство всех клеток организма, кроме клеток крови. Оказалось, когда мы их выращиваем не как одиночные, а в виде клеточного пласта, они сохраняют жизнедеятельность и все свои свойства. Такой клеточный пласт можно накладывать на трофические язвы, на пролежни и быстро залечивать раны без образования рубца. Этот пласт оказался также полезным для урологических, гинекологических, офтальмологических операций.
После травм и ряда заболеваний может возникнуть рубец. Изучая механизмы фиброза и образования рубца, мы пытаемся найти средство, защищающее от фиброза. Один из моих коллег обратил внимание на то, что у женщин ежемесячно происходит гибель и обновление эндометрия, и этот процесс не сопровождается фиброзом. Процессу гибели эндометрия предшествует циклическое изменение уровня ряда гормонов. Предположительно эти гормоны запускают образование факторов, тормозящих фиброз. Действительно, оказалось можно выделить эти факторы и применить их для предотвращения фиброза других тканей человека.
– В чем уникальность вашей науки?
– Это биомедицинская наука. Мы подсматриваем у природы, как она регулирует обмен клеток, рост органов и тканей, и стараемся перенести это в медицину.
– Я так понимаю, вы вообще не пытаетесь ничего отменить – ни смерть, ни старость. Вы просто стараетесь скорректировать эти процессы.
– Да, причем мы стимулируем процессы, а не подавляем. Около 80% нынешних лекарств – это блокаторы ионных каналов или антагонисты рецепторов, ингибиторы ферментов.
– И это плохо? Этот путь неправильный?
– Правильный, вся медицина правильная, если помогает больному. Но регенеративная медицина – это медицина, имитирующая природные механизмы. Мы учимся как обновлять наши клетки, выращивать органы и ткани, так и безопасно перепрограммировать клетки. Наука никогда не достигнет полного решения этой проблемы и не сделает человека бессмертным, да и не дай Бог.
– Почему?
– Во-первых, это непредсказуемые экономические и социальные последствия. Во-вторых, я уверен в том, что эволюция побеспокоилась, чтобы ее не останавливали.
– Хотя есть целое направление философской мысли, начатое основоположником русского космизма Николаем Федоровым, который считал, что смерть есть зло, и наша задача ее преодолеть, победить.
– Современная биомедицина больше заботится о том, как продлить жизнь конкретного человека. Я думаю, что человеку разрешено дожить до библейского возраста 120 лет. В ХХ веке медицина и экология увеличили среднюю продолжительность жизни человека с 40 до 80 лет. Это произошло за 100 лет. Надеюсь, что индивидуальная жизнь человека превысит 100 лет, а когда-то к этому рубежу подойдет и средняя продолжительность жизни. Это займет десятилетия или столетия. Но это обязательно случится. Люди, родившиеся в XXI веке, должны дожить до XXII века.
