Поиск Кабинет

Интервью с председателем Германского общества изучения стволовых клеток профессором Ю. Хешелером

Редакция журнала продолжает серию бесед с крупными специалистами в области клеточных технологий. На этот раз мы обратились к участнику редакционного совета нашего журнала председателю Германского общества изучения стволовых клеток профессору Юргену Хешелеру.

Юрген ХешелерГосподин Хешелер, как бы Вы оценили значение клеточных технологий для медицины XXI века?

- В качестве участника редакционного совета журнала «Клеточная трансплантология и тканевая инженерия» я хотел бы способствовать продвижению журнала в международное научное сообщество и таким образом усилить международные связи между Востоком и Западом в области регенеративной медицины и исследования стволовых клеток. Нет сомнений, что работы по исследованию стволовых клеток являются самым перспективным подходом в медицине нынешнего столетия и, вероятно, коренным образом изменят лечение многих заболеваний, таких как инфаркт миокарда, сердечная недостаточность, диабет, болезнь Паркинсона, травматические повреждения спинного мозга и другие. С моей точки зрения, нашей общей целью является создание теоретической основы для разработки новых методов лечения. Являясь фундаментальным, ориентированным на применение результатов в клинической практике, исследование стволовых клеток может помочь ответить на вопрос, что такое жизнь. С другой стороны, исследование стволовых клеток - это широкая область, которая требует применения большинства современных научных методов, включая генетику, клеточную биологию, физиологию, биохимию, гистологию и др. Оно также использует данные экспериментальной хирургии и технологий биоинженерии, в том числе компьютеризированные методы визуализации. Исследование стволовых клеток и регенеративная медицина обеспечивают идеальные возможности для налаживания контактов и объединения всех научных групп в мире, занимающихся разработкой новых методов лечения, используя данные теоретической науки. Моя рабочая группа всегда поддерживала идею взаимодействия между различными областями исследований, поэтому мы всегда были в авангарде этих исследований.

Расскажите подробнее о научных интересах Вашего коллектива.

- Я занимаюсь изучением эмбриональных стволовых клеток мышей с 1989 года. Начав с исследования клеточной сигнальной трансдукции, я и мои коллеги определили многие основные положения фундаментального характера и их возможного клинического применения. Мы первыми в мире провели электрофизиологические эксперименты со стволовыми клетками, что позволило нам стать лидерами в их использовании при трансплантационном лечении. Мы исследовали ряд производных эмбриональных стволовых клеток: кардиомиоцитов, скелетно-мышечных, эндотелиальных и кроветворных клеток, гепатоцитов, а также нервных и глиальных клеток. Используя разнообразные физиологические методы, мы смогли определенно показать, что их функциональные свойства точно соответствуют тем клеткам, которые можно получить из эмбриона мыши. По традиции мы начинали с изучения клеточного сигна- линга и функциональных участков генома в стволовых клетках [эмбриональных и стволовых клетках взрослых) [функциональная геномика). Важность этой работы, как для исследования основ клеточной биологии, так и для возможного применения в медицине, привело к созданию различных специализированных научных групп под моим руководством в Институте Нейрофизиологии при Кельнском университете. В эти группы входят ученые с разными научными специализациями, всех их объединяет интерес к дифференцировке стволовых клеток. Основная специализация и научный интерес - это генетика, применение передовых технологий, модификация стволовых клеток, сигнальная трансдукция и внеклеточный матрикс, а также обеспечение моделями, оптимальными для трансплантации и анализ результатов. В нашем институте мы используем параллельно эмбриональные и стволовые клетки взрослых, изучаем их в сравнении. Это обеспечивает не только максимальную эффективность, но и международную конкурентоспособность. На моделях мышей мы смогли показать то, что кардиомиоци- ты, полученные из эмбриональных стволовых клеток, могут интегрироваться с тканью реципиента, таким образом восстанавливая повреждения, полученные, например, при инфаркте. В 2003 году я, как один из первых немецких ученых, занимающихся данной проблемой, получил разрешение от нашего правительства импортировать эмбриональные стволовые клетки. С этого момента мы перенесли нашу технологию исследований дифференцировки эмбриональных стволовых клеток на эмбриональные стволовые клетки человека.

На каком этапе находяться сейчас исследования стволовых клеток - ближайшие цели и будущее клинического применения кардиомиоцитов и нейральных клеток, полученных из эмбриональных стволовых клеток?

- В течение последних нескольких лет мы были заняты подбором протоколов индукции направленной дифферен- цировки эмбриональных стволовых клеток для получения максимально чистых линий клеток нервной ткани или миокарда. Мы смогли показать, что эти клетки можно пересаживать ортотопически без риска развития опухолей. В случае кардиомиопластики было важно увидеть, что состояние сердца значительно улучшается после пересадки. Уровень выживаемости реципиентов также явно и значительно повысился. Эти эксперименты были проведены пока только на мышах, и мы надеемся осуществить их, используя эмбриональные стволовые клетки человека. Одной из наших долгосрочных целей является лечение больных, и это возможно, с моей точки зрения, только с помощью эмбриональных стволовых клеток человека. Кроме того, для предотвращения иммунологических осложнений мы должны создать банк эмбриональных стволовых клеток, удовлетворяющий требованиям GMP, так, чтобы каждому пациенту могла быть проведена клеточная терапия с оптимальным HLA-типированием. Также банк стволовых клеток необходим для последующего клинического применения, так как клетки, имеющиеся в наличие в настоящее время, вероятно, заражены вирусами, поскольку их культивируют совместно с фидерными клетками мышей. Поэтому в Германии мы может заниматься разработкой основных теоретических вопросов, но не сможем принять участие в создании такого банка стволовых клеток и в клинических исследованиях в будущем. Недавние успехи в кардиомиоцитарной дифференциров- ке эмбриональных и репрограммированных соматических клеток открывают новые перспективы в лечении сердечнососудистых заболеваний. Клеточная кардиомиопластика представляет собой возможный альтернативный путь лечения. Клеточная терапия представляет новое направление в лечении сердечной недостаточности. Исследования сосредоточены на этом подходе в связи с устойчивым уменьшением количества доноров сердца человека, возможным риском, связанным с неродственными и ксенотрансплантациями, быстрым усовершенствованием методов культивирования стволовых клеток. В настоящее время используются различные модели на животных для проверки эффективности клеточной кардиомиопластики. Модели на мышах обладают определенными преимуществами, в частности: 1) они дают возможность исследования большого количества животных; 2) сегодня доступны трансгенные и иммунологически устойчивые виды; 3) легкость применения стволовых клеток мышей. Однако, на сегодня результативность клеточной кардиомиопластики не подтверждена на мышах, вероятно, из-за небольшого размера животного и в результате высокой смертности во время операции, а также трудности интрамурального введения клеток и проблемы их обнаружения после трансплантации. Репрограммирование. Совсем недавно появились сообщения о репрограммировании эмбриональных клеток мыши, а также соматических клеток человека, которые в результате приобрели сходство с эмбриональными стволовыми клетками. Когда-нибудь этот метод поможет ученым генерировать без яйцеклетки и эмбриона клеточные линии, индивидуально соответствующие пациенту. Вероятно в дальнейшем для этого будут использоваться небольшие молекулы для пенетрации клеточных мембран и направления выработки необходимых транскрипционных факторов. Тем не менее, предстоит пройти долгий путь до того, как появятся методы лечения, использующие репрограммированные клетки взрослого человека. В данной обстановке исследования по репрограммированию, вероятно, могут подвергаться критике, поскольку доказывают необязательность повреждения ранних эмбрионов для получения стволовых клеток.

Как Вы полагаете, имеется ли терапевтический потенциал у стволовых клеток взрослых для применения в клеточной кардиомиопластике?

- Клеточная терапия рассматривается как важный путь лечения сердечной недостаточности. Продолжаются клинические исследования по изучению результатов введения аутогенных клеток костного мозга после перенесенного инфаркта миокарда. Хотя утверждают, что этот метод лечения безопасен для пациента, нами ранее было показано, что введение обогащенной фракции мезенхимальных стволовых клеток или цельных клеток костного мозга в пораженное при инфаркте сердце мышей несет высокий риск обширного образования костной ткани. Наши данные вызывают серьезную озабоченность, т.к. они подразумевают, что окружающая реципиентная ткань не контролирует мультипотентные клетки, полученные из костного мозга должным образом.

Расскажите о профессиональных научных сообществах клеточных технологов в Германии.

- В 2003 году ученые из университетов Кельна и Бонна основали Немецкое общество исследования стволовых клеток [German Society of Stem Cell Research), которое с тех пор значительно выросло, и его членами являются более 250 ученых из основных университетов и научно-исследовательских институтов всей Г ермании, а также Австрии, Швейцарии, Голландии и Бельгии. Создавая данное общество, мы, главным образом, намеревались создать новую базу для поддержания исследований стволовых клеток в Германии и немецкоговорящих странах и объединить всех ученых, заинтересованных в данной области исследований, а также материаловедении, биотехнологии, генетики, клеточной биологии, и, таким образом, создать научную базу для новых методов лечения и последующего клинического использования регенеративной медицины. Наиболее важно, что это должно быть независимое общество, управляемое на демократической основе. Таким образом будет осуществляться укрепление научного обмена между членами нашего общества и, особенно, поддержка молодых ученых. Также следует оказывать больше влияния на политиков для усовершенствования и продвижения исследований стволовых клеток и регенеративной медицины в немецкоговорящих странах, и укрепления их роли в международном масштабе. Будет обеспечено установление прочных связей с общественностью и компетентные обсуждения этических проблем регенеративной медицины. Мы намерены организовывать ежегодные встречи, на которых молодые ученые, занимающиеся исследованием стволовых клеток, смогут представить свои результаты. Важно, чтобы исследование стволовых клеток могло развиваться как признанная отрасль науки, т.е. чтобы все присущие ей взлеты и падения, достижения и неудачи, все положительные и отрицательные аспекты, а также не очень эффектные, но важные результаты были обнародованы и обсуждены. Важно, чтобы наши молодые коллеги получили возможность продемонстрировать свои данные и обсудить их с другими исследователями. Только это поможет продвижению молодого поколения исследователей. Вся информация, а также регистрационные анкеты можно найти на сайте www.stammzellforschung.com или www.stammzellforschung.de. Исследователи стволовых клеток из России также могут вступить в это общество.

Каковы перспективы научного сотрудничества российских и немецких ученых в объединенной Европе?

- С моей точки зрения, должно быть предприняты совместные европейско-российские усилия для продвижения исследований стволовых клеток в клиническую практику и как можно скорее. Следовательно, должны быть созданы европейские нормативы, гарантирующие участие и права всех партнеров в европейских проектах по исследованию стволовых клеток на одинаковых условиях. Мы не должны допустить невыгодного положения для немецких ученых. Во-первых, они потеряют европейские источники финансирования и, во-вторых, их обгонят другие группы, которые уже начали работу в этой области. Равные права и условия должны быть гарантированы для всех ученых Европы, особенно при планировании экспериментального сотрудничества с россиянами! Будущая клеточная терапия человека должна основываться на доступных, безопасных и надежных источниках высококачественных стволовых клеток человека, хранение которых должно быть гарантировано. Сегодня хранение клеток все еще основано на сохранении источников стволовых клеток, а не на хранении определенных, хорошо описанных популяций стволовых клеток [как взрослых, так и эмбриональных), тогда как создание условий для надежного выращивания все еще находится в зачаточном состоянии. Между лабораториями не существует общих стандартов по получению, идентификации и культивированию стволовых клеток, а воспроизводимость протоколов ограничена. Культивирование in vitro и выращивание кроветворных стволовых клеток, полученных из костного мозга взрослого человека или из пуповинной крови, далеко от идеального и требует дальнейших исследований для преодоления проблем, связанных с недостаточным количеством полученных стволовых. Кроме того, для многих типов стволовых клеток криоконсервация сама по себе еще не оптимизирована и не утверждена. Придерживаясь открытости исследований, европейские общества подготовят план обучения и обмена опытом и информацией, который будет информировать разных исследователей и широкую общественность о проведенных исследованиях и достигнутых результатах. В частности, программа обучения поможет объединить молодых ученых в сообщество и информировать исследователей о последних данных. Существующие контакты, особенно среди ученых, объединенных во взаимодействующие сообщества, будут поощрять международное научное сотрудничество. Широкая общественность сможет получить информацию на общедоступном веб-сайте, из брошюр и открытых семинаров, которые будут организованы по окончании проекта. В настоящее время я являюсь координатором двух европейских научных сообществ и таким образом знаю деятельность, проводимую большой группой специалистов. Это следует использовать в своих интересах и российским ученым. Одним из этих обществ является «Функциональная геномика в инженерии эмбриональных стволовых клеток» [Functional Genomics in Engineered ES cells, FunGenES). В этом проекте участвуют 18 организаций, занимающихся производством и исследованием. Эти организации совместно изучают функциональную геномику эмбриональных стволовых клеток мыши. Основными целями проекта являются:

  1. подробно разработать фундаментальное понимание дифференцировки эмбриональных стволовых клеток и индукции их направленной дифференцировки с идентификацией потенциально новых генов-мишеней для терапевтического вмешательства;
  2. получить новые клеточные и молекулярные средства, которые позволят охарактеризовать функции генов в специфической клеточной популяции ткани [функциональная геномика);
  3. разработать новые методы, основанные на эмбриональных стволовых клетках для скрининга с высокой пропускной способностью токсичности малых молекул, которые могут использоваться для лечения заболеваний человека [эмбриотоксикология in vitro).

Результаты этого проекта будут способствовать разработке новых лечебных стратегий, направленных на «восстановление» поврежденных или больных органов, которые станут альтернативой трансплантации, а также обеспечат замену использованию животных при скрининге лекарств. Точная последовательность генома млекопитающих определяет общее содержание информации, которая контролирует развитие организма из оплодотворенной яйцеклетки во взрослый организм с его приблизительно 200 различными тканями. Следующая основная задача - это понять каким образом эта информация используется в подгруппах генов в развитии организма - подгруппами, которые определяют плюрипотентность или мультипотентность стволовых клеток; подгруппами, которые определяют состояние диф- ференцировки, каким образом осуществляется переход между этими состояниями, процесс, который называется индукция направленной дифференцировки [коммитирова- ние). Участники проекта FunGenES займутся решением этой задачи. В результате будет сделана генетическая карта, используя профили экспрессии, скрининг с высокой пропускной способностью, подгруппы генов, применяемые в плю- рипотентных, линейно-коммитированных и выборочно дифференцированных клеточных типах для того, чтобы составить атлас участия генома млекопитающих на ранних стадиях развития. Поразительные качества эмбриональных стволовых клеток являются основными в работе проекта FunGenES, ведь эмбриональные стволовые клетки обладают свойством плюрипотентности, могут дифференцироваться в производные трех зародышевых листков. Научное сообщество, созданное для решения проекта FunGenES состоит из 4 подгрупп, занимающихся соответственно:

  1. определением плюрипотентных стволовых клеток и их пролиферацией [«самообновлением»);
  2. дифференцировкой клеток эктодермы и ее производных [нейронов и глиальных клеток);
  3. дифференцировкой клеток эндодермы и ее производных [гепатоцитов и р-клеток поджелудочной железы);
  4. дифференцировой клеток мезодермы [кардиомиоци- тов, жировых и эндотелиальных клеток).

Во избежание любых потенциальных этических проблем, в исследованиях, проводимых в рамках проекта FunGenES, клетки человека не применяются, используются только эмбриональные стволовые клетки мыши. Проект FunGenES собрал группу ведущих специалистов в области основных направлений дифференцировки эмбриональных стволовых клеток. В сообщество FunGenES входят ученые из 6 европейских стран [Германия, Франция, Италия, Великобритания, Португалия, Г реция). Бюджет проекта составляет более 12 млн евро и будет увеличен за счет значительного вклада от 6-й Рамочной Программы Европейского Союза.

В исследовательской работе FunGenES задействованы высокотехнологичные отрасли, такие как BAC трансгенная инженерия [для эффективного производства различных линий клеток), РНК-интерференция [esiRNA) и управление базой данных профиля экспрессии. Эти ресурсы централизованы, а методология унифицирована для всех партнеров FunGenES. Поняв, как информация генома млекопитающих основной ключ к пониманию самих себя и своего здоровья. Вторым научным сообществом является CRYSTAL. Современные методы криоконсервации клеток представляют собой компромисс между предотвращением образования повреждающих кристаллов льда и токсическими воздействием криопротекторов. В частности, свойство различных популяций стволовых клеток подвергаться процессу замораживания не до конца поняты, жизнеспособность эмриональных стволовых клеток человека низка после замораживания. Следовательно, должно быть исследовано влияние краткосрочного замораживания и криопрезервации средней продолжительности на свойства клеток. Целью сообщества CRYSTAL является разработка средств и процедур, которые сделают возможной криоконсервацию различных типов стволовых клеток для создания достаточного количества высококачественных клеток, пригодных для их безопасного использования при лечении человека. С этой целью общество CRYSTAL выполнит целенаправленное исследование методов, средств и протоколов, необходимых для оптимальной криоконсервации и хранения стволовых клеток. Будут исследованы следующие нерешенные методологические и экспериментальные аспекты хранения стволовых клеток:

  1. валидация и оптимизация протоколов идентификации, характеристики, поддержания и выращивания стволовых клеток;
  2. разработка и валидация метода криоконсервации стволовых клеток;
  3. определение методов валидации свойств стволовых клеток после размораживания, включая сохранение и выращивание, способность к приживлению и т.д.

В проекте CRYSTAL применяется комплексный подход, используются как соматические, так и эмбриональные стволовые клетки для исследования недостатков, ограничивающих хранение стволовых клеток с последующим применением в лечебных целях. Сообщество разработает средства и оптимальные процедуры возможной криоконсервации различных типов стволовых клеток и безопасного производства достаточного количества высококачественных клеток для лечения человека. Будут составлены стандартизованные протоколы и разработаны средства для получения, идентификации и культивирования стволовых клеток, новые подходы их криоконсервации и автоматизированная система контроля качества стволовых клеток. В этой работе объединились пять исследовательских лабораторий, обеспечивающих различные источники взрослых [из пуповинной крови, костного мозга и плаценты) клеток и эмбриональных стволовых клеток человека и два учреждения, специализирующиеся в хранении и фундаментальной криобиологии. Научную работу поддерживает профессиональный отдел управления проектом, а также группа, обеспечивающая эффективное распространение и использование полученных результатов.

Ожидается, что CRYSTAL разработает ряд оптимизированных, валидных протоколов, обеспечивающих основные аспекты хранения стволовых клеток, а также усовершенствует методы подготовки и культивирования, сохранения и валидации. Эти оптимизированные, валидные методы и средства будут доступны научному сообществу для поддержания инициатив в области хранения стволовых клеток, обеспечивая, таким образом, прочное основание для будущей разработки методов лечения с использованием стволовых клеток.

Подписаться на новости
337
Дата: 06 августа 2008 г.
© При копировании любых материалов сайта, ссылка на источник обязательна.
Подняться вверх сайта