Цивилизация
Метод восстановления костей с использованием генотерапевтического подхода разработали российские специалисты из Института стволовых клеток человека (ИСКЧ) и представили его на ежегодном международном симпозиуме «Актуальные вопросы генных и клеточных технологий».
«Проблема реконструкции костной ткани достаточно актуальна, — рассказывает «Газете.Ru» заместитель директора ИСКЧ по науке Роман Деев. — Конечно, если у взрослого пациента нужно закрыть дефект покровных костей черепа, никто не будет мучиться с биотехнологиями — поставить титановую пластину, и все. Другое дело — у ребенка, на растущих костях черепа. Или если надо восполнить дефект челюстно-лицевых костей.
Адекватного решения этой проблемы не существует. Есть такие дефекты, которые не восстанавливаются, что угодно с ними делай».
Эти дефекты могут возникать при травмах, воспалительных заболеваниях, онкологических заболеваниях. Именно для таких костных дефектов исследователи разрабатывают высокотехнологичные подходы.
Для простого замещения костной ткани разработана масса различных материалов, синтетических и природных. Но все эти материалы служат только матрицей, они не могут запустить рост костной ткани, как говорят специалисты, не обладают остеоиндукцией. Для того чтобы придать им это свойство, надо что-то к ним добавить, активировать. Более совершенные материалы состоят из носителя и этого активного компонента.
«Есть три варианта того, что можно добавить, — объясняет Деев. — Это гены, факторы (белки) и клетки.
С факторами получается не очень хорошо, хотя на рынке уже есть такие препараты, которые стоят сумасшедших денег, потому что рекомбинантные белки очень дорогие. Но как только они начинают контактировать с раневой жидкостью, то в значительной степени теряют свойства из-за действия ферментов». Сделать костный трансплантат с клетками тоже очень непросто. Одна из основных сложностей — обеспечить кровоснабжение клеток, иначе они погибнут.
Третий вариант — добавить гены — реализуют исследователи ИСКЧ. Они получили так называемый ген-активированный костный графт (ГАКГ).
Он состоит из носителя на основе коллагена и гидроксиапатита, который несет ген VEGF — ген сосудистого эндотелиального фактора роста человека.
Для того чтобы вставить генную конструкцию, специалисты использовали не вирус, а другой способ — кольцевую ДНК бактерии (плазмиду).
Такой ген-активированный костный трансплантат испытали на кроликах породы шиншилла. В экспериментальных целях им были нанесены дефекты теменных костей. Каждому кролику в теменных костях черепа проделывали два отверстия — справа и слева. В правое отверстие вносили ГАКГ, а в левое — контрольный трансплантат — носитель без гена VEGF.
Через 15 и 30 суток сравнивали результаты. Чтобы объективно оценить качество восстановления костной ткани, использовали компьютерную томографию, а потом и гистологию. Через 15 суток разница между простым и генным трансплантатами не была заметна. Но через 30 суток стало очевидно, что ГАМК восстанавливает кость гораздо лучше — на гистологических препаратах были заметны четкие признаки остеогенеза.
За это время в случае ГАКГ восстановилось почти 29% костного дефекта, а в случае простого трансплантата — лишь 14%.
В дальнейшем действие ГАКГ ученые проследили до 120 суток.
Действие генетической конструкции исследователи проверили, соединив ген VEGF с геном GFP — зеленого флуоресцирующего белка. Так они сделали работу гена видимой. Проникая в клетки-мишени, ген VEGF начинал продуцировать белок — сосудистый эндотелиальный фактор роста. Казалось бы, как белок кровеносных сосудов помогает росту костной ткани? Но ученые показали, что он стимулировал рост сосудов — ангиогенез, а он, в свою очередь, оказывался критическим условием для регенерации кости
Российские специалисты разработали первый отечественный прототип ГАКГ и доказали, что регенерацию костной ткани можно индуцировать генной конструкцией. Авторы исследования подчеркивают, что они использовали проверенную генную конструкцию, поскольку именно она работает в уже зарегистрированном препарате «Неоваскулген» для лечения ишемии нижних конечностей.
«Мы получили одобрение нашего клинического протокола, — говорит Роман Деев, — и сейчас ждем разрешения на проведение клинических исследований от Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения».
К сожалению, уже два года дело не движется. Получить у нас в стране разрешение на клиническое испытание ген-активированного изделия медицинского назначения (к такой категории относится разработка) очень и очень трудно.