клеточные технологии

часть основной программы - к докладу академика РАМН В.Н. Смирнова
Состав (проект)
Научно-координационного совета по Программе
«Новые клеточные технологии- медицине»
Председатель - Ярыгин В.Н., ректор РГМУ, академик РАМН, профессор
секретарь - Сорокин В.Ф., советник ректора РГМУ
члены: - Бабаева А.Г., профессор НИИ морфологии человека РАМН, д.м.н.
-Барашнев Ю.И., зам. директора НЦАГП РАМН, д. м. н., профессор
-Васильев В.Б., рук. отдела НИИ ЭМ РАМН, д.м.н.
-Викторов И.В., зав.лаб. Института мозга РАМН, д. м.н., профессор
-Денисов-Никольский Ю.И., профессор НИЦ БМТ ВИЛАР, академик РАМН
-Ковальчук Л.В., зав. кафедрой РГМУ, академик РАЕН, профессор
-Колесников С.И., депутат Гос. Думы РФ, академик РАМН, профессор
-Коноплянников A.T., рук. лаб. МРНЦ РАМН, д.б.н., профессор
-Корочкин Л.И., рук. лаб. ИБР РАН, член-корр. РАН, профессор
-Курило Л.Ф., рук. лаб. МГНЦ РАМН, д.б.н., профессор
-Лопухин ЮЖ, директор НИИ ФХМ МЗ, академик РАМН
-Репин B.C., рук. лаб. РОНЦ, член-корр. РАМН
-Румянцев А.Г., дир. Инст. детской гематологии МЗ, академик PAMH, профессор
-Смирнов В.Н., директор Инст. экспериментальной кардиологии РКНПК
-Скворцова В.И., зав. каф. РГМУ, д.м.н., профессор
-Сухих Г.Т., зав. лаб. НЦАГП РАМН, член-корр. РАМН, профессор
-Туманов В.П., рук. лаб. Инст. хир. им. Вишневского, д.м.н., профессор
-Хватов В.Б., рук. отдела НИИ Склифасовского, д.м.н., профессор
- Чертков И.Л., рук.лаб.ГНЦРАМН, д.б.н., профессор
Программа
«НОВЫЕ КЛЕТОЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - МЕДИЦИНЕ»
(к докладу академика РАМН В.Н. Ярыгина) - проект
Обоснование
Конец ХХ-го века ознаменовался рядом крупнейших достижений молекулярной и клеточной биологии, открывающих широкие перспективы для создания принципиально новых и эффективных биомедицинских технологий, которые дадут возможность решить проблему лечения ряда тяжелейших заболеваний человека.
Успешное внедрение в практику экспериментальной биологии методов длительного культивирования стволовых клеток и клеток- предшественников различных тканей животных и человека, выделенных из эмбрионов, плодов и взрослых организмов, создали предпосылки разработки технологий заместительной клеточной и тканевой терапии.
Дальнейшее развитие фундаментальных исследований механизмов клеточной дифференцировки и регенерации тканей, создание, разработка новых биомедицинских технологий клеточной и генной терапии целиком зависит от наличия адекватного клеточного материала, не вызывающего иммунного отторжения трансплантатов.
Существенное значение для развития методов заместительной терапии имеет использование в качестве трансплантационного материала эмбриональных стволовых клеток человека, полученных из бластоцист, стволовых клеток и клеток- предшественников, выделенных из тканей эмбрионов, плодов и взрослых. Эти клетки, в их совокупности, характеризующиеся высоким пролиферативным потенциалом in vitro, обладают способностью дифференцировки практически в любые клетки органов и тканей человека на всех этапах постнатального онтогенеза.
Овладение механизмами направленной дифференцировки стволовых клеток и клеток- предшественников in vitro позволит решить проблемы получения донорского материала для заместительных биомедицинских технологий при лечении широкого спектра заболеваний человека. Более того, открываются реальные возможности получения стволовых клеток посредством переноса генетического материала индивидуального пациента в яйцеклетку, из которой в дальнейшем в процессе формирования бластоцисты могут быть выделены и стволовые клетки для трансплантации.
В связи с поисками новых путей решения проблемы заместительной терапии с использованием стволовых клеток и клеток- предшественников внимание биологов и клиницистов привлекла способность этих клеток давать начало различным типам специализированных соматических клеток под влиянием ряда индуцирующих ростовых факторов и сохранять эту способность после длительной криоконсервации.
Широкие возможности применения клонов эмбриональных стволовых клеток для клеточной заместительной и генной терапии было положительно оценены в США, Англии, Германии, Японии и ряде других стран. В США, несмотря на существующие до последнего времени запрет на государственную поддержку работ согласно инструкции NIH по выделению ПСК из эмбрионов человека, работа с линиями таких клеток разрешена, ряд частных лабораторий и биотехнологических компаний включился в разработку методов получения и терапевтического использования стволовых клеток. Среда них, такие как Geron Corporation, Stem Cell Inc. и ряд других. В 2000 году создан специализированный некоммерческий институт WiCell, в задачи которого входит изучение стволовых клеток человека.
Влиятельная организация пациентов (Patients Coalition for Urgent Research), играющая определяющую роль в распределении средств на биомедицинские цели, провела скрининг возможного охвата больных США, нуждающихся в клинических технологиях, основанных на использовании стволовых клеток человека. Анализ показал, что только по следующим основным группам заболеваний: сердечно-сосудистым, онкологическим, аутоиммунным, диабету, остеопорозу, болезням Альцгеймера и Паркинсона, повреждениям позвоночника, порокам развитая, число потенциальных пациентов может составлять около 128 млн. человек. В этот список не включены пациенты с глубокими ожогами и ранами других этиологии, для лечения которых также необходимы стволовые клетки.
В связи с вышеизложенным есть основания полагать, что в США поддержка фундаментальных и прикладных исследований стволовых клеток человека получит статус национальной программы с финансированием, сопоставимым с тем, которое ранее получила программа «Геном человека».
В России исследования в такой стратегически важной области науки как применение клеточной и генной терапии с использованием стволовых клеток не получили достаточно должного развития, хотя надо отметить, что в нашей стране активно проводятся исследования роли стволовых клеток в заживлении ран и ряде других восстановительных тканевых процессах. В этой области достигнуты определенные успехи в исследовании и применении стволовых клеток крови, кожи, печени, поджелудочной железы, нервной системы. Так, в частности, детально изучены потенции стволовых клеток при восстановлении кроветворения после радиационных поражений, успешно разрабатываются методы восстановления эпителиальной ткани человека при трансплантации кератиноцитов, выращенных в культуре. Начаты исследования способности эмбриональных стволовых клеток и клеток предшественников к дифференцировке в различные типы соматических клеток. Надо отметить, что уровень отечественных научных разработок в ряде областей использования стволовых клеток для клеточной заместительной терапии вполне сопоставим с уровнем зарубежных достижений, о чем свидетельствуют материалы симпозиума «Биология стволовых клеток», прошедшего в ноябре 2000 года в Институте биологии развития им. Н.К.Кольцова РАН. В ряде институтов России получены культуры стволовых клеток млекопитающих и человека, ведутся исследования, направленные на изучение возможности трансформации этих клеток в различные тканевые цито фенотипы, включая миобласты, кардиомиоциты, нервные и глиальные клетки под действием традиционно используемых и новых, предложенных отечественными исследователями, индукторов направленной дифференцировки стволовых клеток.
В то же время причинами отставания отечественных исследований проблемы стволовых клеток от современного уровня аналогичных зарубежных разработок - в этой области служит отсутствие целевого финансирования, низкий уровень кооперации специалистов разных профилей, необходимых для более эффективной разработки этой проблемы, отсутствие необходимой национальной инфраструктуры, а также нормативно-правовой и этической базы реализации результатов фундаментальных исследований в клинической практике.
Все указанные выше вопросы возможно решить на основе федеральной целевой научно-технической программы фундаментальных и прикладных исследований стволовых клеток животных и человека.

Цели и задачи программы.

Настоящая программа имеет своей конечной целью разработку и широкое применение в России наукоемких и эффективных биомедицинских технологий, основанных на широкомасштабных фундаментальных и прикладных исследованиях стволовых клеток человека, и создания необходимой для этого инфраструктуры.
Достижения этих целей требует интеграции таких дисциплин как биология развития, клеточная и молекулярная биология, молекулярная генетика, иммунология, прикладная молекулярная и клеточная биотехнология. Без привлечения к участию в разработке комплексной программы фундаментальных и прикладных исследований стволовых (тоти-) плюрипотентных клеток человека представителей различных биологических и медицинских специальностей практически невозможно создание новейших биомедицинских технологий, заместительной клеточной и генной терапии для их клинического применения.
Представляется необходимым создание специализированных научных и производственных центров на базе уже существующих научных учреждений нашей страны, организация разработки, производства и закупки необходимых материалов и оборудования, создание нормативно-правовой базы для использования разработанных терапевтических технологий в практической медицине.

Ожидаемые результаты:

Разработка методов получения стволовых клеток, характеризующихся высоким пролиферативным потенциалом in vitro, обладающих способностью к дифференцировке в клетки различных органов и тканей человека на всех этапах постнатального онтогенеза.
Создание банка стволовых клеток, которые могут быть использованы в терапевтических целях
Разработка биомедицинских технологий для применения стволовых клеток в медицинской практике.

Направление научных исследований:

№	Наименование тематики, характеристики	Годы исполнения	Головные исполнители
1	Эмбриональные стволовые клетки. Фундаментальные исследования. Выделение (тоги) плюрипотентных стволовых клеток человека (ЭСК), из невостребованных для лечения бесплодия бластоцист, полученных, прежде всего путем оплодотворения in vitro -Создание клеточных линий ЭСК. Разработка принципов создания банков ЭСК. Определение условий направленной дифференцировке ЭСК. Изучение метаболизма ЭСК, создание специальных культуральных сред, разработка оптимальных условий культивирования ЭСК, обеспечивающие длительное хранение их (тоти-) плюрипотентное и способности к индуцируемой дифференцировке. Разработка режимов криоконсервации и функционирования банка клеточных линий ЭСК для обеспечения фундаментальных и прикладных исследований нормативным клеточным материалом. Изучение влияния микроокружения на процессы развития ЭСК в культуре, включающего элементы внеклеточного матрикса, ростовые факторы и другие, биологически активные молекулы, для их использования при разработке способов направленной дифференцировке этих клеток. Исследование молекулярных механизмов действия внутриклеточных индукторов дифференцировки ЭСК (кардиомиоциты, гепатоциты, нервные, глиальные клетки и др.)	2002-2006	РГМУ, НИИТИО МЗ, НЦАГП МЗ НИИМЧ РАМН НИИЭМ РАМН ИХ РАМН НЦССХ РАМН НИИН РАМН РОНЦ РАМН НИИ СП им. Склифосовского Научный коллектив
2	Стволовые клетки плодов (поли- и плюри), тканеспецифические, коммитированные клетки предшественники. Фундаментальные исследования: Выделение, идентификационные характеристики, сохранение СК тканей и плодов. Расширить и завершить существующие разработки заместительной клеточной терапии с использованием коммитированных клеток предшественников и дать предложения к внедрению разработанных технологий в медицинскую практику. Изучить пределы возможного перепрограммирования коммитированных клеток предшественников.	2002-2006	НЦССХ РАМН МНИИГБ НИИН РАМН РОНЦ РАМН РГМУ, НИИТиИО МЗ НИИ СП им. Склифосовского, НЦАГП МЗ, НИИМЧ РАМН
3	Стволовые клетки взрослого организма (поли- и плюри). Фундаментальные исследования: Выделение, идентификационные характеристики, сохранение СК тканей и плодов. Изучить пределы целевого программирования и перепрограммирования стволовых клеток, выделенных из тканей взрослого организма, и влияние на процессы их дифференцировке при совместном культивировании с клетками различных тканей. Расширить и завершить существующие разработки заместительной клеточной терапии с использованием стволовых клеток взрослого организма и дать предложения к внедрению разработанных технологий в медицинскую практику. В учреждениях соисполнителей по различным разделам программы выразили согласие участвовать: Институт молекулярной генетики РАН Институт биологии гена РАН Институт цитологии РАН Институт биологии развития РАН Институт молекулярной биологии РАН Институт цитологии СО РАН Совершенно очевидно, что в ходе исполнения Программы будут присоединяться новые учреждения.	2002-2006	РКНПК МЗ ГНЦ РАМН РНЦХ РАМН ЦИТО НЦССХРАМН
4	Прикладные исследования стволовых клеток: Создание экспериментальных моделей патологических состояний для оценки эффективности заместительной и генной терапии, основанной на использовании СК. Проведение модельных экспериментов на животных по трансплантации ЭСК с целью оценки отдаленных последствий и безопасности использования клеточного материала при создании методов заместительной терапии. Разработка методов направленной генетической трансформации ЭСК для последующей трансплантации. Расширение и завершение разработок методов заместительной терапии с использованием ЭСК и представление обоснованных предложений к внедрению соответствующих технологий в медицинскую практику. Ограниченные клинические исследования по утвержденному протоколу, отвечающие правовым и этическим нормам По направлениям:	2005- 2010
	Гематологическое		ГНЦ РАМН РГМУ НИИ ДГ
	Кожные покровы		ИХ РАМН, МНИИ СП Институт им. Склифосовского
	Онкологическое		РОНЦ РАМН, МНИОИ МЗ ПНИИО МЗ
	Диабет		НИИТИО ВНЭЦ МЗ
	Центральная и периферическая нервная система		НИИТИО МЗ, НИИ НХ РАМН, Научный колл.
	Гепатологическое		ИХ РАМН, РНЦХ РАМН
	Сердечно-сосудистое		НЦССХ РАМН РКНПК МЗ НИИТИО МЗ
	Ткани глаза		МНИИГБ
	Опорно-двигательный аппарат		ЦИТО

ПРОГРАММА (часть основной программы)

"КЛЕТОЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СОВРЕМЕННОЙ МЕДИЦИНЕ"

(к докладу академика РАМН В.Н. Смирнова)

1. ВВЕДЕНИЕ

Согласно современным представлениям, физиологическая регенерация тканей взрослого организма и их репарация в случае повреждения осуществляются при непосредственном участии низкодифференцированных клеток-предшественников или стволовых клеток. Основным источником стволовых клеток является костный мозг, способный, в дополнение к своей основной - гемопоэтической функции, генерировать предшественники клеточных элементов большого числа тканей организма. На сегодняшний день это убедительно доказано в отношении таких элементов, как адипоциты, хондроциты, теноциты, миоциты и кардиомиоциты, а также гепатоциты и эндотелиальные клетки. В последние годы появляется все больше сведений о способности стволовых клеток дифференцироваться в клеточные элементы нервной ткани: нейроны и нейроглию. Помимо костного мозга, плюрипотентные стволовые клетки были обнаружены и в других тканях взрослого организма — жировой, мышечной и нервной, а также в периферической крови и крови пуповины/плаценты. Более того, установлено, что в зависимости от микроокружения стволовые клетки способны преодолевать гемопоэтический/мезенхимальный барьер, т.е. обладают высокой пластичностью в плане дифференцировки и трансдифференцировки.
Эти и другие наблюдения дали толчок к развитию медико-биологических исследований, направленных на изучение возможности использования стволовых клеток для клеточной терапии многих известных приобретенных и наследственных заболеваний. Экспериментальные и пока немногочисленные клинические наблюдения показали высокую эффективность клеточной терапии стволовыми клетками в случае инфаркта миокарда, инсульта, при травмах опорно-двигательного аппарата. Потенциальными целями клеточной терапии являются заболевания печени и поджелудочной железы, нейродегенеративные заболевания, иммунодефициты и нарушения обмена. При этом нельзя забывать об использовании стволовых клеток (как гемопоэтических, так и мезенхимальных) и в комплексной терапии злокачественных новообразований.
Таким образом, исследование стволовых клеток взрослого организма человека открывает реальные перспективы к их успешному применению в медицинской практике.

ЦЕЛЬ ПРОГРАММЫ:

Разработка подходов к использованию постнатальных стволовых клеток для клеточной терапии заболеваний человека и внедрение клеточных технологий в практическое здравоохранение.

ЗАДАЧИ ПРОГРАММЫ:

развитие исследований в области клеточной биологии постнатальных стволовых клеток человека;
совершенствование методов выделения и культивирования стволовых клеток человека из различных источников постнатального происхождения,
изучение возможности направленной дифференцировки стволовых клеток в клеточные компоненты различных органов и тканей;
создание клеточных и экспериментальных моделей заболеваний человека, перспективных в плане использования клеточной терапии стволовыми клетками;
разработка рекомендаций и положений, регламентирующих применение стволовых клеток для клеточной терапии приобретенных или наследственных заболеваний человека;
внедрение клеточных технологий в практическое здравоохранение.

2. СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ КАК ОБЪЕКТ КЛЕТОЧНОЙ ТЕРАПИИ.

Программа рассчитана на изучение и перспективное использование в качестве объекта клеточной терапии стволовых клеток или продуктов на их основе (клеточных линий), полученных из любого источника постнатального происхождения или организма взрослого человека (костного мозга, крови, других органов и тканей) или трупного материала с учетом существующих правовых и этических норм.

Стволовые клетки или содержащие их продукты, полученные из эмбрионального материала или плода при сроке беременности менее 38 недель, а также из источников животного происхождения, не могут рассматриваться в качестве объекта клеточной терапии в рамках данной Программы.
При разработке способов и методов выделения стволовых клеток предпочтение должно отдаваться методикам, обеспечивающим использование наиболее доступного материала для выделения клеток; наибольший выход жизнеспособных клеток с высоким запасом пролиферативного потенциала и способности к дифференцировке; получение воспроизводимых и статистически достоверных результатов; безопасность последующего клинического применении.
Особое внимание следует уделять разработке новых методов или модификации известных методик, направленных на получение стволовых клеток в количестве, достаточном для обеспечения высокой эффективности клеточной терапии.
Основу методик должны составлять приемы, исключающие присутствие в образцах (в т.ч. в составе сред для культивирования и хранения клеток) компонентов животного или растительного происхождения, а также реагентов, не предназначенных для клинического применения и (или) способных причинить вред здоровью пациента.
При разработке методических приемов, направленных на получение конечного продукта клеточной терапии, следует исходить из возможности его использования для лечения, как хронических, так и неотложных (острых) состояний и заболеваний.

3. КЛЕТОЧНАЯ ТЕРАПИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК

Исследованию в плане перспективы использования заместительной или восстановительной клеточной терапии с применением стволовых клеток должен быть подвергнут широкий спектр приобретенных и наследственных терапевтических и хирургических заболеваний (гематологических, кардиологических, эндокринологических, неврологических и т.д.), а также ряд других острых и хронических состояний.

Перечень заболеваний, представляющихся на сегодняшний день наиболее перспективными в плане клеточной терапии стволовыми клетками, приведен в Приложениях 1-3.

При выборе тактики клеточной терапии следует учитывать возможность использования как аллогенных (донорских) так и аутологичных (от того же пациента) стволовых клеток. Можно предполагать, что на первых этапах исследования применение аутологичных стволовых клеток (при их достаточном количестве) может оказаться более практичным, поскольку не требует подбора совместимой пары донор-реципиент. В дальнейшем, с совершенствованием процедур выделения, размножения и длительного хранения стволовых клеток, выбор тактики может корректироваться в зависимости от конкретных целей и условий.

4. ПРАВОВЫЕ И ЭТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КЛЕТОЧНОЙ ТЕРАПИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК
Все мероприятия, начиная с получения материала-источника стволовых клеток до процедуры клеточной терапии, должны проводиться с соблюдением существующих правовых, юридических и этических норм Российской Федерации, а также других нормативных документов и рекомендаций, касающихся этой Области медицины.

Клеточная Терапия с использованием стволовых клеток может быть применена лишь в случаях, когда традиционные методы хирургического и терапевтического лечения не могут гарантировать сохранение жизни или улучшение состояние здоровья пациента.

Приложение 1.
Использование клеточной терапии аутологичными стволовыми клетками при комплексной терапии острого инфаркта миокарда и некурабельных форм хронической сердечной недостаточности.

1. Острый инфаркт миокарда.

Цель клеточной терапии.

Создание в ткани ифарцированного миокарда и периинфарктной зоны высокой концентрации стволовых клеток, обеспечивающих регенерацию кардиомиоцитов и восстановление трофики миокарда за счет образования новых капилляров из предшественников эндотелиальных клеток.

1.2. Источник стволовых клеток.
Обогащенная популяция стволовых клеток, получаемая методом градиентного центрифугирования из пунктата костного мозга пациента.

1.3. Методические подходы.
1.3.1. Хирургический.
Непосредственная доставка стволовых клеток к ткани миокарда. Внутрикоронарная инъекция в процессе восстановления проходимости окклюзированной артерии с помощью баллонной ангиопластики и стентирования. Направленная доставка стволовых клеток к сердцу (в периинфарктную зону) через катетер в процессе ангиографии. Внутриартериальная или внутривенная инъекция.
1.3.2. Терапевтический.
Создание в периферической крови высокой концентрации стволовых клеток в результате стимуляции костного мозга ростовыми факторами.

Хроническая сердечная недостаточность III-IV ст.

Цель клеточной терапии.

Замещение склерозированной ткани миокарда функционально активными клеточными элементами. Восстановление трофики и сократительной функции миокарда.

Источник стволовых клеток.

Периферическая кровь после стимуляции костного мозга ростовыми факторами.
2.3. Ожидаемые результаты.
Обогащение ткани миокарда низкодифференцированными клетками-предшественниками эндотелиальных клеток и кардиомиоцитов может способствовать образованию новых капилляров, улучшению трофики склерозированных участков, репопуляции ткани кардиомиоцитами и повышению сократительной функции миокарда.

Приложение 2.

Клеточная терапия при злокачественных (острые лейкозы, хронический миелолейкоз, миелодиспластические синдромы, лимфогранулематоз, лимфомы) и незлокачественных (пароксизмальная ночная гемоглобинурия, талассемия, апластическая анемия, болезни обмена) заболеваниях системы крови.

Задачи терапии.

эрадикация опухолевого клона, восстановление нормального кроветворения
индукция реакции "трансплантат против лейкоза" при проведении аллогенной трансплантации костного мозга
проведение генотерапии путем вирусной трансфекции нормального гена в дефектные стволовые клетки

Требуемый тип стволовых клеток - гемопоэтические, аллогенные или аутологичные
Источник стволовых клеток - костный мозг, периферическая кровь, кровь пуповины
Способ получения

эксфузия костного мозга
аферез стимулированных ростовыми факторами стволовых клеток периферической крови на клеточных сепараторах
эксфузия крови пуповины

Способ введения - внутривенная инфузия клеточной взвеси после проведения программы химиорадио подготовки и иммуносупрессивной терапии

Приложение 3.

Возможности применения клеточной терапии для лечения больных с расстройствами мозгового кровообращения.

Цель исследования - изучение возможности применения клеточной терапии с использованием аутологичных стволовых клеток костного мозга у больных с расстройствами мозгового кровообращения

Задачи исследования

изучение оптимальных сроков введения клеточного материала у больных с острым инсультом
сравнение различных способов введения клеточного материала у данного контингента больных (внутривенно, внутриартериально)
изучение эффективности клеточной терапии в зависимости от характера и выраженности неврологического дефицита
изучение возможности повышения эффективности клеточной терапии с использованием различных групп лекарственных препаратов

Объем исследований

Для решения поставленных задач планируется проведение исследования в группе больных с острым ишемическим и геморрагическим инсультом как суб - так и супратенториальной локализации. В ходе работы будут использованы различные сроки и способы введения клеточного материала у рассматриваемого контингента больных.
Контроль за проводимой терапией будет осуществляться с использованием количественной оценки выраженности неврологического дефицита, методов нейровизуализации (КТ, МРТ), регистрации показателей состояний церебральной гемодинамики. Оценка изучаемых параметров будет проводиться как в ранние сроки после начала лечения, так и в отдаленном периоде, что позволит оценить его отсроченный эффект и степень влияния на темпы и объем восстановления нарушенных функций.

Ожидаемые результаты

Проведение планируемого исследования позволит сформулировать рекомендации по практическому применению клеточной терапии у пациентов с острыми расстройствами мозгового кровообращения.