У автоматизированных роботов теперь есть инструменты для выращивания, простых человеческих органов из стволовых клеток. К счастью, нас не подталкивают в реальность, где машины восстали и начали выращивать людей, а скорее в мир, где фармацевтические и другие биомедицинские исследования стали намного проще и быстрее.

Дайте этим роботам несколько плюрипотентных стволовых клеток (стволовые клетки, которые могут стать клетками любого типа), и через 21 день они закончат сложный эксперимент. Который представляет собой проверку эффектов препарата или генетические манипуляции на некоторых человекоподобных, выращенных в лаборатории почках. Согласно исследованию, опубликованному вчера, 17 мая, в Cell: Stem Cell, процесс намного быстрее и надежнее, чем когда люди выращивают одни и те же мини-органы.

«Обычно простой эксперимент такого масштаба займет весь день у исследователей, а робот может это сделать за 20 минут», - сказал исследователь Бенджамин Фридман в пресс-релизе. Далее он рассказал, как автоматизировать более утомительные части биомедицинских исследований таким образом, чтобы люди не разрушали эксперимент из-за ошибок или несчастных случаев.

Благодаря сокращению времени экспериментов ученые из Школы медицины Университета Вашингтона уже начали использовать этих роботов для высокопроизводительного скрининга - типа экспериментов, которые анализируют большое количество образцов одновременно. Поскольку они могут одновременно тестировать многие органоиды почек, исследователи уже узнали, как разные соединения влияют на поликистозную болезнь почек, общее состояние с серьезными симптомами.

Слишком рано говорить, приведет ли автоматизация роботов к тому, что лучшие лекарства станут доступными раньше, но результаты пока выглядят довольно круто. Тот факт, что ученые уже публикуют удивительные результаты, которые, возможно, в противном случае пропустили, предполагает, что мы можем начать гораздо больше наблюдать за биомедицинскими исследователями.

Источник - robotos.in

Итак, после первичного отбора по принципу «ключ-замок» в распоряжении исследователей оказалось несколько десятков вариантов активных веществ и соединений, которые (в соответствии с анализом модели заболевания) могут претендовать на роль лекарства. Далее, начинается проверка этого предположения на практике, которая требует наличия достаточного числа объектов для испытаний (иначе говоря, несколько сотен, а лучше – тысяч «подопытных кроликов»). Вот только где их взять в таком количестве (учитывая, что многие из проверяемых комбинаций могут оказаться на деле не только бесполезными, но и даже токсичными для организма).

Бывает и более сложная ситуация, когда у исследователей вообще нет адекватной модели возникновения и развития заболевания на клеточном уровне. Кстати, весьма распространенный случай.

Чтобы немного упростить тему, докладчик ограничил круг заболеваниями, которые ассоциированы с генами человека. И хотя связь заболеваний с генотипом установлена, во многих случаях остается неясным, как они формируются, что запускает этот механизм и т.п. Соответственно, построить генную сеть (о которой говорилось ранее) невозможно.

Где же взять материал для исследований? Иногда (особенно – в случае онкологии) таким материалом становится полученный от пациента (например, во время операции) кусочек пораженной ткани. На нем в дальнейшем и проводятся различные эксперименты и т.п. Но этот метод применим с довольно ограниченным классом заболеваний.

Другой путь – смоделировать заболевание на лабораторном животном. Но это тоже весьма непросто (приходится выводить специальные генетические линии животных, способные страдать от человеческих недугов) и так же применимо далеко не ко всем заболеваниям.

Взять, к примеру, аутизм – заболевание, которое затрагивает поведение человека, что невозможно изучать на кусочке ткани или лабораторной мыши. Схожие проблемы возникают с депрессией, нейродегенеративными расстройствами и т.д.

– Мы сейчас изучаем заболевание, при котором IQ у пациента останавливается на уровне 50, – рассказал Вениамин Фишман. – Это сильно отличается от нормального уровня для человека, пациент в лучшем случае может сам принимать пищу и ходить в туалет. Но мышь одинаково далека от IQ 50 и IQ 150, мы просто не можем смоделировать на ней такую ситуацию.

«Палочкой-выручалочкой» для ученых стали плюрипотентные (стволовые) клетки, прорыва в изучении которых удалось достичь только в нашем веке. Речь, прежде всего, о работах японского ученого Синъя Яманака: он научился превращать практически любые клеток организма в стволовые клетки. А они уже при дифференцировке способны стать любыми клетками, из которых состоит тело взрослого человека.

В теории все выглядит следующим образом. Сначала из клеток пациента (чаще, клеток кожи) получают плюрипотентные стволовые клетки, их еще называют индуцированными. А затем – дифференцируют их, то есть, получают из них клетки нужного типа, на которых можно проводить любую исследовательскую работу. Причем, число таких объектов определяется скорее нуждами самого исследователя.

В будущем эту технологию рассматривают как источник необходимых донорских органов и тканей из собственного материала пациента (регенеративная медицина), но пока эта технология до такого уровня не доработана. А вот получать образцы для проведения исследований и испытаний потенциальных лекарств ученые уже научились и вовсю пользуются новым методом.

Показательный пример – прошлогодние результаты по поиску лекарств от гиперхолестериемии. Это одно из самых распространенных генетических заболеваний проявляется в аномально высоком уровне липидов (до 50 %) в крови пациента. Это ведет к тяжелейшим последствиям, прежде всего, для сердечнососудистой системы и довольно ранней смерти (даже при легких формах заболевания, большинство погибает в возрасте до сорока лет).

Также известно, что возникновение этой болезни во многих случаях вызвано мутацией генов, отвечающих за работу печени по захвату и метаболизму холестерина и других липидов из крови. Собственно, этот сбой в работе печени и является главной проблемой при гиперхолестериемии, в остальном организм пациентов работает нормально, а все иные симптом – вторичные, вызванные высоким уровнем липидов, а не влияющие на него.

– Лекарство, улучшающее работу этих ферментов в печени, искали как раз методом «полного перебора», - продолжил Вениамин Семенович. – Они имели достаточно времени и ресурсов для такой работы. Проблема была в объектах для опытов. Если вы имеете сотни тысяч каких-то соединений, которые вам надо протестировать, вам нужно соответствующее количество биологического материала. В данном случае – больные клетки, в которых данные ферменты неактивны. И на которых можно было бы смотреть: захватывают они липиды после введения очередного претендента на роль лекарства или нет.

Для решения этой задачи исследователи сделали относительно маленькую биопсию кожи нескольким пациентам, страдающим от этого заболевания. Затем – получили из нее плюрипотентные клетки этих людей, из которых после в чашке Петри вырастили клетки печени. Поскольку болезнь имеет генетические корни, клетки изначально были больными, не способными улавливать липиды. И стали, таким образом, отличным материалом для проведения «полного перебора» кандидатов на роль лекарства. Был найден ряд потенциально действенных соединений. И сегодня авторы исследования говорят о готовности приступить к клиническим испытаниям нового лекарства через пару лет.

Подобного рода работы сегодня проводят в лабораториях по всему миру, в том числе и сотрудники ФИЦ "Институт цитологии и генетики СО РАН". Конечно, процесс создания лекарств – дело очень небыстрое и крайне затратное (мы еще коснемся этой темы в третьей части цикла). Но уже сейчас эксперты прогнозируют, что использование индуцированных стволовых клеток на начальных этапах исследований снимет многие барьеры и в ближайшие годы можно ожидать прорыва в лечении многих тяжелых заболеваний.

Конечно, важным моментом является доступность таких лекарств и способность российской промышленности производить их, но это уже, скорее, вопросы экономические и политические. А с научной точки зрения – у нас уже есть (хоть и в очень малом количестве) научные центры, проводящие такие исследования. В том числе, в новосибирском Академгородке.

Наталья Тимакова, https://academcity.org/content/vyrastit-sebe-pacienta

Научно-исследовательский институт гематологии и переливания крови (НИИГиПК) освоил операции по трансплантации стволовых клеток крови.

В 2017 году ученые НИИ оказали медицинскую помощь пятерым пациентам, тяжело страдающим от заболевания крови. Была применена аутотрансплантация (пациент выступил донором для самого себя) — этот метод применяется при заболеваниях лимфомы и миеломы.

При таких заболеваниях основные стволовые клетки пациента остаются здоровыми, и операцию можно провести с помощью их повторной пересадки больному. Прооперированные пациенты сейчас идут на поправку.

При острых формах лейкоза больной нуждается в помощи донора (аллотрансплантация). Ученые Узбекистана в настоящее время готовятся ко внедрению в практику данного метода, сообщил заведующий отдела молекулярной медицины и клеточных технологий НИИГиПК профессор Хамид Каримов.

Метод аллотрансплантации пока никак не регулируется в Узбекистане. В этом году должны принять закон „О трансплантации органов, тканей и клеток человека“.

При трансплантации в острых формах лейкоза основным донором могут выступать прежде всего родные братья и сестры пациента. Донором также могут быть люди, HLA-антигенная система стволовых клеток крови которых совпадает с пациентом. В будущем для полного покрытия спроса на донорскую помощь предусматривается создание банка стволовых клеток.

«У нас операции бесплатные. В Германии такая операция будет стоить 150 тысяч евро, в Турции — до 100 тысяч долларов. При достаточном финансировании мы могли бы оперировать 15−20 человек в год. Для этого мы должны перейти на смешанное финансирование. Сейчас у нашего института, главным образом, госфинансирование», — отметил Хамид Каримов.

С целью внедрения новых технологий в практику при НИИ создан Центр лечения гемопоэтических стволовых клеток. Для освоения этого метода лечения около 35 специалистов — гематологи, врачи, лаборанты и медсестры — повысили квалификацию в Турции, Германии, России, Чехии и США.

Источник: https://www.gazeta.uz/ru/2018/02/25/cells/

Фото: © Catarina Moura/University of Southampton

Изображения были созданы в рамках исследований регенеративной медицины, чтобы продемонстрировать метод визуализации.

В Великобритании к празднику Рождества биологи сделали ёлку и рождественский венок из стволовых клеток, сообщает пресс-служба Университета Саутгемптона.

Катарина Моура занимается регенеративной медициной, в частности выращиванием человеческих хрящей из стволовых клеток. Для наблюдения за процессом требуется использовать визуализацию. Чтобы продемонстрировать, как работает метод, Моура создала несколько изображений из волокон коллагена и жировых клеток.

В связи с приближающимся Рождеством исследователь выбрала зелёный цвет для коллагена и красный для жировых клеток, расположив их в виде новогодней ели и рождественского венка.

Ранее Лайф сообщал, что стволовые клетки стали более универсальными.

Анна Стрельцова

Источник:

https://life.ru/1073106