Клеточная терапия для лечения тяжелых болезней – технология для белорусских ученых не новая: уже больше 15 лет наши медики могут лечить стволовыми клетками около 50 заболеваний: их опробовали в борьбе с рассеянным склерозом, туберкулезом, при ДЦП, трофических язвах, применяют в хирургии, оториноларингологии, гинекологии, трансплантологии…
Из последнего – лечение с помощью "умных" клеток системной красной волчанки. А применение их при коронавирусе, говорят ученые, лежало просто на поверхности: а все благодаря их естественной способности "исцелять" и стимулировать собственные резервы организма.
Sputnik разузнал у директора Института биофизики и клеточной инженерии Национальной академии наук Беларуси Андрея Гончарова о последних разработках ученых для борьбы с коронавирусом.
Клеточный коктейль
Использовать собственные стволовые клетки в лечении COVID-ассоциированных пневмоний нельзя – ведь для их подготовки требуется время, около 3-4 недель. Поэтому применяются донорские, целый пул таких клеток – от многих людей.
"Стволовые клетки у каждого индивидуальны. У кого-то они проявляют большую иммуносупрессивную (подавляющую иммунитет) активность, а у кого-то – большую противовоспалительную. Собирая такой пул клеток, мы получаем гораздо более стандартизированный клеточный продукт, который обладает лучшими свойствами. А это то, что нужно для пациентов с коронавирусной инфекцией", – объясняет Андрей Гончаров.
Плюс ко всему при внутривенном введении стволовые клетки "мигрируют" сразу в легкие – до 90%. К тому же они выделяют массу веществ, обладающих трофическим эффектом и помогающих в лечении полиорганной недостаточности. А как раз последняя и случается у пациентов с коронавирусом при недостатке кислорода.
Сейчас пулированные донорские клетки используются при лечении двух заболеваний: системной красной волчанки и COVID-ассоциированной пневмонии.
При волчанке иммунная система гиперактивна и начинает поражать собственные органы и ткани. Примерно то же самое происходит при коронавирусной пневмонии, только этот процесс немного отсрочен во времени.
"Задача такого исследования – замедлить прогрессирование болезни. И удалось: часть пациентов с системной красной волчанкой получили по три инъекции, и мы видим эффект", – рассказал Гончаров.
Материал для лечения
Первых пять пациентов 10-й клинической больницы пролечили с помощью стволовых клеток в декабре (разработки ведутся совместно с БГМУ). У всех заболевших уже были показания к срочному переводу на ИВЛ. Четверо в итоге после получения стволовых клеток этого избежали, а одной женщине аппарат искусственной вентиляции легких понадобился лишь на сутки.
Как это работает? Прежде всего, стволовые клетки оказывают противовоспалительное действие. Когда у человека появляется дыхательная недостаточность, начинает сильно активироваться иммунная система. И главная задача – подавить такую гиперактивацию, ведь это чревато воспалительной реакцией в органах и сосудах.
"Вирусы проникают в мелкие сосуды, за ними – клетки иммунной системы. И организм начинает разрушать собственные ткани, убивая инфекцию. Чтобы прекратить эту реакцию, используют иммуносупрессивные лекарства. Тот же дескаметазон, который часто назначается таким пациентам. У стволовых клеток эффект такой же, только побочных реакций нет", – объясняет Андрей Гончаров.
Как выращиваются клетки
Получить стволовые клетки можно тремя способами: из жировой ткани, из костного мозга и из обонятельной выстилки носа. Последний – самый безопасный и быстрый. Под местной анестезией проводится биопсия, отщепляется маленький кусочек ткани, 5 минут, спрей ледокаина – и донор свободен.
Сдать стволовые клетки может любой, независимо от того, переболел человек коронавирусом или нет. А при введении такого лечебного "коктейля" не требуется никакая совместимость донора и пациента, как это, к примеру, происходит с донорской антиковид-плазмой: раствор универсален.
Запас стволовых клеток у человека не такой уж большой (а с возрастом он становится еще меньше): одна такая клетка приходится на 300 обычных. Поэтому после забора кусочек ткани отправляется в лабораторию, где над ним "колдуют" несколько научных сотрудников и выращивают нужное количество материала.
Все клетки сначала поступают в культуральное помещение – полностью стерильное. Сначала полученный биоматериал разделяют на тонкие полосочки. Все действие происходит в специальном устройстве, которое обеспечивает полную стерильность, – ламинарный шкаф. Поток вертикального воздуха не дает проникнуть ничему постороннему извне, а также не позволяет вирусам выбраться наружу. Специальные мелкопористые фильтры очищают воздух внутри.
Затем мельчайшие полоски ткани помещаются в питательную среду. Стволовые клетки начинают выползать и расстилаться на поверхности культурального флакона. Дальше их собирают, просеивают в питательной среде.
После того, как из тонких полосочек ткани добыли стволовые клетки, их начинают культивировать – размножать. Сначала в специальном растворе их помещают в CO₂-инкубатор: здесь поддерживается такой же процент углекислого газа, как и в тканях организма. Постепенно наращивается нужный процесс биомассы, чтобы сделать инъекцию пациенту. Весь этот этап от забора до введения занимает примерно месяц. А пока "умные" клетки дожидаются своего часа, они временно живут в криобанке на базе института. По запросу их тут же отправят в нужную больницу.
Потом все это превращается в клеточную суспензию, которую смешают с физраствором. На 1 кг массы тела требуется до 1 миллиона стволовых клеток. Но не пугайтесь: в жидком виде на одного человека потребуется около 10 миллилитров "стволовой суспензии". Перед тем как ввести стволовые клетки, сначала пациенту делается маленький укол в предплечье: если нет аллергической реакции, внутривенно вводят остальное.
"В течение суток наблюдается иммуносупрессивный эффект, то есть подавляется излишнее воспаление. У стволовых клеток наибольшая тропность (перемещение) в легкие – это тоже большой плюс в лечении коронавируса", – рассказывает младший научный сотрудник Дарья Бобрукевич.
Как поясняют ученые, побочных эффектов от такого метода не выявлено. Это, конечно, не панацея для всех, а скорее дополнительное лечение. Но с десяток людей спасти можно.
Предсказание по клеткам
Есть в Академии наук и еще одна интересная разработка: ученые по клеткам иммунитета могут предсказать, как у конкретного человека будет протекать коронавирус. Оказывается, в организме есть маркеры, которые становятся предвестниками неблагоприятного исхода.
"Исследованы порядка сотни показателей иммунитета. И есть три критерия, которые показывают на тяжелое течение коронавируса. Делается иммунограмма, но непростая: исследуются более глубокие показатели – субпопуляции клеток. Исследование посвящено оценке клеточного иммунитета в целом. А во время первой волны нам удалось выявить такие предикторы неблагоприятного исхода", – объясняет заведующая лабораторией иммунологии и клеточной биофизики института Наталья Антоневич.
Если попытаться объяснить по-простому, то группа клеток иммунной системы – лейкоциты – делятся на еще более мелкие подгруппы, которые в свою очередь – на еще более мелкие. Получается такая разветвленная система субпопуляций клеток. И отдельные ее предикторы указывают на высокие риски летального исхода. У тяжелых пациентов отмечались именно эти факторы. О неблагоприятном прогнозе подскажут низкий уровень содержания одних клеток, которые помогают бороться с болезнью, и высокий – других.