Заплатки для сердца

Тему регенеративной медицины продолжает профессор Константин Агладзе. Получив в 2010 году «мегагрант» Правительства РФ, К. И. Агладзе организовал на факультете общей и прикладной физики МФТИ научную лабораторию «Наноконструирование мембранно-белковых комплексов для контроля физиологии клетки», главным направлением исследований которой является тканевая инженерия сердца.

заплатки для сердца
Константин Игоревич Агладзе — выпускник МФТИ 1978 года. Долгое время работал в Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН (Московская обл., г. Пущино)

— Константин Игоревич, какие же задачи стоят перед вашей новой лабораторией, созданной на Физтехе?

— Основная научная задача, которая стоит перед научно-образовательным центром «Бионанофизика», организованным при МФТИ, заключается в поиске возможностей управлять физиологией клетки. А физиология клетки — это на самом деле та основа, от которой зависит наша с вами физиология. Например, наша лаборатория занимается, физиологией, а точнее, биофизикой возбудимых систем. Мы разрабатываем самые прогрессивные методы лечения и предотвращения опаснейших сердечных аритмий. Такую же задачу решает и моя лаборатория в Киотском университете в Японии. Эти технологии я хочу привезти в Россию.

— Можно ли считать ваши исследования фундаментальными?

— Я не хочу произносить слова «фундаментальная наука», потому что иногда её рассматривают как нечто, совершенно оторванное от действительности. То, что мы делаем, базисная наука, имеющая на выходе конкретные приложения. А вот довести их до индустрии, до конечного продукта — задача фармацевтических компаний.

Лаборатория Георга Бюльдта, немецкого учёного, директора Института комплексных систем Юлихского научного центра, приглашённого для работы в МФТИ, — вторая «живая» лаборатория в центре «Бионанофизика», которая занимается структурными исследованиями важнейших клеточных белков. Мы же изучаем их функциональные свойства на уровне физиологии клетки. Это разные аспекты одной работы, которые должны в какой-то точке сойтись и дать результат. Фактически мы вместе будем создавать базу для прикладных исследований, которые потом будут продолжены в биофармкластере «Северный». Там пройдут непосредственные разработки и испытания новых лекарств.

заплатки для сердца
Схема репарации сердечной ткани с использованием заплатки из кардиомиоцитов, выращенных in vitro

— Расскажите, пожалуйста, про вашу уникальную методику, в чём она заключается?

— Одно из активно разрабатываемых направлений поиска решений для регенеративной биомедицины — так называемые заплатки сердечной ткани. Предполагается, что такие заплатки можно будет накладывать и пришивать на повреждённую ткань сердца. Однако эти попытки пока не увенчались успехом, поскольку исследователи использовали хаотически организованные культуры тканей. Мы научились создавать структурированную сердечную ткань. Нужно пояснить, что сердечная ткань — это особая группа мышечной ткани: высоко специализированная, обладающая свойствами сократимости (как обычная мышца) и возбудимости (как нервная ткань), проводящая электрический сигнал и отвечающая сокращениями на этот сигнал. В нашей модельной системе мы достигаем структуризации ткани с помощью полимерных нановолокон. Собственно, эти волокна и обеспечивают рост клеток, необходимых для поддержания архитектуры ткани. Мы умеем вырастить клетки сердечной ткани — кардиомиоциты — с любой заданной структурой и, что немаловажно, функционально активные, способные к сокращению.

— А каков механизм предотвращения аритмии?

— Опасные сердечные аритмии возникают из-за возбуждений в сердце. В западной литературе их иногда называют роторами. Сейчас чаще употребляют термин «вращающиеся спиральные волны». Они охватывают всё сердце, дезорганизуя его. Мы определяем самые опасные участки в сердце, в которых могут образоваться эти волны. Имея такую информацию, можно решить, какие действия предпринять для предотвращения нежелательной ситуации. Возможно, это будет локальная инъекция антиаритмиков или изменение геометрии ткани. Кроме того, с помощью оптического картирования мы можем наблюдать эффективность применяемых антиаритмиков.

— Бывают разные по происхождению типы аритмий. Вы рассматриваете ваш метод применительно ко всем?

— Конечно, мы не занимаемся абсолютно всем. Самая опасная — это тахиаритмия, при которой происходит ускорение сердечного ритма, потому что именно она чаще всего приводит к синдрому внезапной смерти. Наши разработки нацелены именно на неё. Кроме всего прочего я хочу заметить, что, хотя кардиологи выделяют много типов аритмий, в их основе лежат общие фундаментальные физические явления.

— Правильно ли я поняла: подшивая такую заплатку на выявленный участок проводящей системы сердца, генерирующий аритмию, её можно нивелировать, свести к минимуму?

— Как бы зашунтировать, чтобы там больше не возникало источников спиральных волн.

— Константин Игоревич, но есть же кардио-стимуляторы. Конечно, в нашей стране они — дорогие приборы. Но за границей это рутинная технология. В чём вы видите преимущества вашей методики?

— Кардиостимулятор борется с последствиями. А мы хотим предотвратить причину возникновения спиральных волн. Кардиостимулятор, иными словами кардиовертер, даёт очень мощный импульс тока, с тем чтобы временно остановить процесс возбуждения. После этого сердце, как с чистого листа, запускается вновь и начинает работать. То есть кардиостимулятор изначально допускает возникновение неправильного ритма.

— А иммунные реакции при пересадке такой заплатки из сердечной ткани происходят?

— Если нам удастся наладить методику на плюрипотентных клетках и избежать иммунных барьеров, тогда это будет адекватное отдельному индивидууму лечение и полное восстановление. Что касается нановолокон, образующих каркас заплатки, то они являются биодеградируемым материалом.

— Известно, что сердечная ткань рубцуется после инфарктов или каких-то воздействий. Это нарушает нормальное сокращение сердечной мышцы.

— Вот эти рубцы и служат источниками проблем! Их можно избежать, зашунтировав рубец, и восстановить проводящую систему сердца — в этом как раз наша задача.

Cколько времени у вас ушло на создание лаборатории в Киото?

— Мы разработали методику с нуля. Это ноу-хау теперь переносится в Россию. Причём не только переносится, но мы будем его продвигать в содружестве с лабораторией Киото. Есть соглашение между МФТИ и институтом (Institute for Integrated Cell-Material Sciences, Kyoto University. — Прим. ред.) в Киото о совместном ведении исследований. В Японии ушёл год на закупку оборудования, подбор персонала и отладку методики. В России мы находимся в гораздо более жёстких рамках.

— Наверное, для этого понадобится огромное количество различного оборудования? Есть ли какие-то проблемы в оснащении вашей лаборатории?

— Принципиальной проблемы, например при закупке оборудования, нет. Денег по программе выделено много — на хорошую, сильную, мощную лабораторию. Но при этом всё идёт гораздо медленнее, чем хотелось бы. В Японии финансирование было меньше, но организовать всё было проще.

— Константин Игоревич, среди учёных бытует мнение, что японец может один и тот же эксперимент воспроизвести сто раз, а русский — поставить сто экспериментов одновременно. Возникают ли научные прорывы на стыке двух культур?

— Безусловно. Хорошо известно, например, что самые яркие научные открытия японцы делали за границей. То же самое, наверное, можно отнести и к нам. Наука стала интернациональной, человечество в целом от этого только выигрывает.

Беседовала: Лариса Аксёнова

Ссылка на источник