Новости

19 апреля, 2023 11:03

Биолог Альберт Ризванов: «Трансляционная медицина – это достижение конкретного результата»

Традиционные методы лечения рака, такие как химиотерапия и лучевая терапия, могут быть эффективны, но часто сопровождаются серьезными нежелательными реакциями и повреждают здоровые клетки наряду с «поломанными»». Иммунотерапия, с другой стороны, для борьбы с онкологическими заболеваниями использует собственные ресурсы организма. Стимулируя иммунную систему пациента, эта технология может помочь более целенаправленно воздействовать на раковые клетки и уменьшить количество побочных эффектов. Научная группа Альберта Ризванова, доктора биологических наук, директора Научно-клинического центра прецизионной и регенеративной медицины Института фундаментальной медицины и биологии, руководителя лаборатории OpenLab «Генные и клеточные технологии» КФУ, исследует этот инновационный подход к лечению онкологических заболеваний. В рамках гранта РНФ ученые разрабатывают модель и методы борьбы со злокачественными опухолями на основе CAR-T терапии.

Альберт Ризванов. Источник: Алиса Черкасова/КФУ

Почему иммунотерапия — одно из направлений ваших исследований, — считается сегодня наиболее перспективной для лечения онкологических заболеваний? В чем ее ключевое преимущество?

В отличие от большинства лекарственных препаратов, которые сейчас есть на рынке, иммунотерапия позволяет мобилизовать внутренние резервы организма, то есть иммунную систему. Дело в том, что эволюционно иммунная система крайне эффективна в борьбе как с инфекционными, так и с другими заболеваниями. В том числе онкологическими, потому что ежедневно в организме человека образуются миллионы «сломанных» клеток, включая опухолевые. Обычно иммунитет может их правильно найти и уничтожить, но способностей организма достаточно не всегда. Так, опухоли учатся избегать иммунную систему, то есть маскируются, и поэтому, если патология уже развилась, иммунитет не в состоянии «увидеть» и уничтожить ее. Именно поэтому требуется разработка препаратов, которые помогали бы иммунной системе в борьбе.

По сути, [наша исследовательская группа] помогает иммунитету заново «увидеть» опухоль, найти ее и уничтожить. Как если бы мы дали собаке-ищейке понюхать опухоль. Натренированная клетка-«собака», генетически модифицированный цитотоксичный Т-лимфоцит, находит опухолевую клетку в организме и уничтожает ее. То есть эта терапия, в отличие от фармпрепаратов, не действует непосредственно на мишени в опухолевой клетке, а мобилизует иммунные клетки для борьбы с заболеваниями. 


Команда CAR-T проекта – руководитель гранта РНФ Альберт Ризванов. Основные исполнители – Эмиль Булатов, Регина Мифтахова, Римма Мингалеева. Аспиранты – Айгуль Валиуллина, Айгуль Рахматуллина, Ирина Ганеева, Екатерина Змиевская. Источник: Алиса Черкасова/КФУ

Будет ли иммунотерапия более безопасной для пациентов?

На данный момент подобных препаратов еще не так много в мире. Если говорить о зарегистрированных, то их можно пересчитать по пальцам одной руки. Для некоторых видов рака крови, ранее считающихся уже терминальной стадией, они показывают очень высокую эффективность, в районе 90 %. Это демонстрирует огромный потенциал для лечения ранее неизлечимых заболеваний. В то же время у терапии есть и побочные эффекты, связанные в первую очередь с тем, что «обученные» клетки атакуют и собственные клетки пациента (например, другие иммунные). Поэтому возможна иммуносупрессия. Излишняя активность иммунной системы может приводить, по сути, к цитокиновому шторму, как при COVID-19.

К счастью, зная, чего ожидать, врачи правильно планируют лечение, и в большинстве случаев эти побочные эффекты можно нивелировать. В новые виды CAR-T терапии закладываются технологии, которые уменьшают цитокиновые штормы и делают препараты еще более безопасными. Поэтому, безусловно, эта терапия очень серьезная, ее нельзя в любой поликлинике применить — необходим квалифицированный медицинский персонал. Но если соблюдать все правила, все предосторожности, она может стать спасением для ранее неизлечимых пациентов.

Кому она поможет в первую очередь?

На данный момент это пациенты с раком крови, различными лимфомами. Все разрешенные к применению препараты направлены на лечение именно этих видов онкологических заболеваний. Задача же исследователей — не только здесь, но и по всему миру — адаптировать технологию для других видов рака. В том числе, для так называемых со́лидных опухолей, которые вызывают плотные образования в организме. Для них подобная терапия еще не зарегистрирована, поскольку есть определенные сложности. Например, наш проект как раз и направлен на то, чтобы разработать модель и методы лечения со́лидных опухолей на основе CAR-T терапии.

При поддержке РНФ вы проводили исследование эффективности CAR-T терапии против раковых опухолей. Каких результатов удалось добиться?

По гранту мы планировали разработать модели для того, чтобы в культуре клеток in vitro и на моделях животных in vivo протестировать возможность применения CAR-T терапии для лечения солидных опухолей. Для этого мы взяли различные культуры клеток от разных опухолей и искусственно внесли в них ген CD-19. Он кодирует поверхностный белок, присутствующий на В-лимфоцитах в организме человека (В-лимфоциты играют важную роль в обеспечении гуморального иммунитета — прим. ред.). Как раз CAR-T препараты против гена CD-19 сейчас являются «золотым стандартом» в иммунотерапии рака крови.

Мы искусственно ввели этот ген в различные культуры опухолевых клеток, и они стали его экспрессировать — то есть продуцировать на своей поверхности. Таким образом, мы смогли использовать в экспериментальной системе стандартный препарат против CD-19 и увидеть, как он будет действовать на клетки не лимфоидного ряда. Причем мы смотрели эффекты не только в двухмерных культурах — когда клетки растут на поверхности, как в чашке Петри — но и моделировали трехмерную организацию опухоли, потому что в организме опухоли не встречаются в виде монослоя.

Здесь мы применили два подхода. Один из них достаточно стандартный, когда из клеток мы формировали сфероиды. Это такие микрокомочки опухолевых клеток, которые моделируют микроопухоли и метастазы в организме. Другой — новый — подход связан с применением 3D-биопечати. Многие ассоциируют 3D-биопечать с печатью органов, например, для трансплантации, и это, конечно, наиболее очевидное ее применение. Но в биомедицине эту технологию можно использовать и для печати микроопухолей. Наша исследовательская группа впервые показала, что на таких напечатанных на 3D-биопринтере микроопухолях возможно тестировать CAR-T препараты.

Кроме того, мы использовали опухолевые клетки с геном CD-19 для формирования ксенотрансплантатов у иммунодефицитных мышей. То есть берется мышка, у которой не работает иммунная система, ей вводятся раковые клетки человека и в результате у нее формируется опухоль человека. Потому что если тестировать препараты на опухолях мышей, то мы и будем лечить мышей. Нам же надо, чтобы у мыши было заболевание человека, поэтому мы используем ксенотрансплантацию. После нее уже можно смотреть, как работают CAR-T-препараты и насколько они эффективны против опухолей человека.

Сотрудники лаборатории проводят визуальный анализ модельных опухолевый клеточных линий. Ведущий научный сотрудник Эмиль Булатов. Аспиранты – Айгуль Валиуллина, Екатерина Змиевская, Ирина Ганеева.Источник: Алиса Черкасова/КФУ

Организм — это довольно сложная система, и то, что мы получаем в пробирке, не всегда переносимо на живого человека. Что можно сказать на этот счет про 3D-печатные микроопухоли?

Да, вы абсолютно правы. Есть огромный разрыв между эффективностью потенциальных лекарственных препаратов на культурах клеток, последующим тестированием на животных и клиническом исследовании на людях. Как сказал один известный ученый, у клетки нет кровяного давления. Иными словами, клетка не может воспроизвести всю сложность организма.

Например, клетки внутри опухоли находятся в других физиологических условиях, нежели снаружи — в условиях пониженного содержания кислорода и гипоксии, что тоже делает их устойчивыми к действию лекарственных препаратов. И еще один аспект, не учитываемый до недавнего времени — это микроокружение опухолей. Дело в том, что организм воспринимает опухоль как собственную ткань и старается обезопасить ее от неблагоприятных воздействий окружающей среды. Например, стволовые клетки в тканях, окружающих опухолевые клетки, оказывают им поддержку и защищают их. В нашем исследовании одним из аспектов, который мы моделировали, была не только 3D-структура опухоли, но и клетки микроокружения опухоли.

Насколько Россия далека от разработки CAR-T-препарата? И есть ли заинтересованные партнеры со стороны бизнеса?

В России есть несколько групп, которые занимаются разработкой такой терапии. Практическое применение было в центре Рогачева* в Москве, но они использовали зарубежный препарат, предоставленный компанией. К сожалению, в связи с санкциями сейчас полностью прекратился ввоз этого препарата. В России пациенты не могут получить такое лечение. У нас есть заинтересованный индустриальный партнер, ООО «Изварино Фарма». В рамках нашего договора мы разрабатываем собственные отечественные препараты для CAR-T терапии. Сейчас ведется проектирование производства компонентов и биомедицинских клеточных продуктов для CAR-T терапии, чтобы к моменту получения препарата у нас были и собственные производственные площадки для дальнейшей трансляции технологии в клинику — для проведения клинических исследований.

На данный момент в Казанском федеральном университете в принципе есть клиническая база, которая могла бы быть использована для тестирования препаратов для иммунотерапии. У нас есть лицензия на трансплантацию костного мозга, есть клинический центр клеточных технологий, биобанк, «чистые» палаты. И есть лицензия на клинические исследования биомедицинских клеточных продуктов. Поэтому теперь нам только нужно вместе с индустриальным партнером получить пилотную партию подобных продуктов, чтобы можно было начать клинические исследования.

Если представить, что все на всех этапах пойдет хорошо, то через сколько лет в России могут появиться такие препараты?

Сложно сказать. Дело в том, что сейчас меняется законодательная база. На данный момент CAR-T препараты относятся к биомедицинским клеточным продуктам в рамках ФЗ-180 от 23 июня 2016 года «О биомедицинских клеточных продуктах». Их создание идет довольно сложно, поскольку CAR-T препараты — индивидуальны, они готовятся для каждого пациента в отдельности. То есть берутся собственные, аутологичные клетки человека, их генетически модифицируют, и на выходе получается препарат, который можно использовать только для этого пациента. Понятно, что каждый такой препарат нельзя тестировать как обычное лекарство.

В итоге получается следующая ситуация: с одной стороны, закон требует относиться к таким препаратам как к обычным — получить партию, протестировать ее. С другой стороны, на практике такие персонализированные методы лечения невозможно рассматривать в рамках обычного законодательства. Насколько я знаю, сейчас внесены новые законопроекты, которые позволили бы вывести персонализированные клеточные препараты в отдельную категорию. Если это произойдет, то мы увидим огромный скачок в разработке и тестировании. Сейчас реальный горизонт составляет 4-5 лет. Если же будут изменения в законодательной базе, то мы могли бы академические CAR-T продукты увидеть уже в ближайшие два года.

За счет чего еще можно ускорить переход от слов к делу, от фундаментальной науки к реальному практическому использованию?

Основным ограничением является, конечно же, длительный и дорогостоящий процесс тестирования лекарственных препаратов. Понятно, что все это сделано для защиты пациента. Как и в самолетостроении, все правила написаны кровью. Происходит катастрофа, проводится расследование, выявляются причины и вписываются новые правила в обслуживание самолетов. То же самое и с лекарственными препаратами: вводятся дополнительные тесты, вводятся дополнительные условия для того, чтобы сделать лекарство еще более безопасным для пациентов. Но есть и обратная сторона медали. Существуют относительно редкие смертельные заболевания, для которых на данный момент нет эффективных методов лечения. Пациент умрет в любом случае, как бы кощунственно это ни звучало. У ученых есть технологии, способные помочь таким людям. Но когда возникает дилемма «ты умрешь с вероятностью в 100 %» или «давайте проведем исследование, протестируем такой препарат на безопасность, но у тебя появится шанс на лечение», то, к сожалению, законодательно легче запретить, чем разрешить. Это делает некоторые препараты несбыточной мечтой для большинства пациентов.

Речь идет об орфанных заболеваниях, как я понимаю?

И орфанные заболевания, и онкологические заболевания. Потому что многие из онкологических — это тоже редкие заболевания. Да, суммарно рак является второй причиной смертности у людей. Но это очень разношерстная категория заболеваний и многие из них встречаются редко. Когда законодатели говорят: «Протестируйте все возможные и невозможные последствия», это сразу повышает ценник подобных исследований. За рубежом их оценивают уже в сотни миллионов долларов. Получается, что и хочется, и колется. С одной стороны, нужно помочь пациентам. С другой стороны, нет таких ресурсов. Многие разработки для редких заболеваний, к сожалению, продвигаются очень медленно. 

Фармкомпании заинтересованы в больших рынках, в больших объемах. Они просто не могут потратить такие деньги на тестирование препарата, который необходим лишь небольшой группе пациентов. Либо стоимость таких препаратов после проведения всех тестов становится очень высокой. Например, та же CAR-T терапия стоит 300-400 тыс. долларов за один курс для одного пациента. А генный препарат для лечения гемофилии сейчас стоит 3,5 млн долларов за один курс, это самое дорогое лекарство в мире. Вы можете себе представить, сколько людей можно было бы вылечить за такие деньги? Тут возникают этические и фармако-экономические вопросы: что важнее — вылечить одного пациента за три миллиона долларов или вылечить сто пациентов с другими заболеваниями? Кто и как примет такое решение? Одна жизнь или сто, даже тысяча других жизней на второй чаше весов? Поэтому основная проблема — это высокая стоимость клинических исследований, которая также заточена под большую фарму, но не под персонифицированные методы лечения.

Вы уже не первый год проводите различные исследования в области трансляционной медицины. Как вы сами понимаете трансляционную медицину?

Это работа в мультидисциплинарной команде медиков, биологов, химиков и представителей других профессий, например, IT-специалистов. Когда наука делается не ради науки, а ради конкретного результата. Но далеко не всегда ученые могут правильно сформулировать цель. Например, не зная медицинской специфики, они могут использовать решение, впоследствии неприменимое на человеке. Здесь направить ученых в нужное русло должны врачи. Довольно банально звучит, но трансляция нужна для внедрения разработки в практику. Для этого необходимо, чтобы все участники процесса действовали вместе, а не последовательно.

Какие вызовы в области трансляционной медицины вы видите?

Основной вопрос связан с низкой вовлеченностью врачей. Эта проблема существует не только в России, но и во всем мире. Если врач не лечит, то он теряет деньги, то есть буквально волка ноги кормят. Если врач занимается наукой, то, по сути своей, только для себя. Деньги приносит клиническая практика, а не научные исследования. Как я уже сказал, это огромная проблема не только у нас, но и за рубежом. А в России это еще и высокая нагрузка на врачей, поэтому им тяжело найти время. С другой стороны, для того чтобы попробовать что-то в клинике, нужно выполнить огромное количество условий на законодательном уровне. Это делает процесс крайне дорогостоящим и медленным. Чем дороже процесс, тем менее он эффективен, потому что все меньшее и меньшее количество научных групп сможет найти ресурсы для реализации своих идей. Здесь было бы полезно воспользоваться опытом западных стран, где для пациентов, не имеющих альтернатив, можно получить быстрое разрешение на применение экспериментального протокола в рамках «протокола милосердия».

И последний вопрос: как вы оцениваете поддержку Фонда?

Почти у всех сотрудников лаборатории есть персональные гранты РНФ, особенно у молодежи. Безусловно, такие проекты позволяют наработать фундаментальный задел, который впоследствии становится интересен для индустриальных партнеров. Я знаю, что у РНФ в планах поддержка не только фундаментальных, но и прикладных научных исследований. На мой взгляд, подобные проекты будут очень полезны, как еще одна ступенька в трансляционных исследованиях.

Теги
Интервью
11 апреля, 2024
Сквозь кроличью нору к далеким квазарам
Космос полон тайн, но даже самые фантастические теории могут найти со временем научное подтвержден...
29 февраля, 2024
Вулкан как фабрика тепла. Геофизики предлагают новые способы электрификации городов
Вулканы уже сыграли неожиданную роль в истории человечества. Можно упомянуть провал реформ Бориса Го...