Как эпигенетика изменит медицину

Иранский профессор Сеченовского университета Массуд Восух рассказал «Ъ-Науке», зачем вживлять мышам человеческую печень, почему раковым клеткам нужно «повзрослеть» и как эпигенетика может изменить медицину ближайшего десятилетия.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Для руководителя отдела регенеративной медицины Института Роян (Иран), профессора Сеченовского университета Массуда Восуха медицинская практика стала отправной точкой в стремлении глубже понять природу болезней и найти новые пути борьбы с ними. Сегодня его исследования находятся на переднем крае науки, а активное сотрудничество с Сеченовским университетом открывает новые горизонты для совместных прорывов в биомедицине.

Быть врачом — недостаточно

Поступая в 1993 году в Тегеранский медицинский университет, Массуд Восух мечтал быть врачом. Он и сейчас, спустя более чем 30 лет, раз в неделю принимает пациентов. Однако уже во время учебы он понял, что медицинской практики ему будет недостаточно.

«Множество заболеваний и патологий когда-то считались смертельными. Сейчас с большинством из них можно жить, однако далеко не все можно вылечить полностью. Знаний, накопленных врачами, для этого недостаточно. Необходим междисциплинарный подход»,— вспоминает он начало своего пути к исследованиям.

Для углубления знаний он поступил в аспирантуру на совместную программу Института Пастера и Института Роян в Тегеране — ведущих иранских центров биомедицинских исследований. Его диссертация была посвящена использованию плюрипотентных стволовых клеток для выращивания гепатоцитов (клеток печени) в биореакторах. Интерес к физиологии и метаболизму печени ученый пронес сквозь годы, со временем сосредоточившись на вопросах борьбы с онкологическими заболеваниями.

Зачем мышам человеческая печень?

Следующим этапом стала аспирантура по трансплантации клеток и регенеративной медицине в Каролинском институте в Швеции, одном из мировых лидеров в области медицинской науки. Здесь же будущий профессор погрузился в масштабный проект HUMAN (Health and the Understanding of Metabolism, Aging and Nutrition), фокусирующийся на генетике долголетия.

Задача Восуха заключалась в репрограммировании фибробластов, взятых у долгожителей, достигших возраста 100+ лет без серьезных хронических заболеваний. У этих людей были выявлены специфические защитные генетические варианты, связанные с метаболизмом. Из их фибробластов ученые создавали гепатоциты и пересаживали мышам. Человеческие клетки успешно приживались, делились и замещали печень мышей, создавая уникальную модель — мышь с человеческой печенью, несущей генетические особенности долгожителей.

«Целью было создание живой модели для изучения влияния различных факторов, таких как диеты, лекарства или токсины, именно на человеческую печень с “генами долголетия”,— поясняет профессор.— Это позволяет моделировать развитие заболеваний и искать методы профилактики, более релевантные для человека, чем стандартные животные модели».

Как «перевоспитать» рак

Глубокое понимание процесса дифференцировки клеток печени естественным образом привело Восуха к изучению его нарушения при раке — дедифференцировке.

«Во время онкогенеза клетка теряет свои “зрелые” характеристики, возвращается к более раннему состоянию,— объясняет ученый.— Понимание нормальной дифференцировки дает ключ к пониманию того, где и как этот процесс нарушается при раке, позволяя опухоли развиться».

Этот фундаментальный принцип служит основой для так называемой дифференцировочной терапии рака — метода, при котором злокачественные клетки стимулируют к дифференциации в более зрелые формы с помощью фармакологических препаратов.

«Это снижает их злокачественность, повышает уязвимость к другим видам терапии и может сдерживать рост опухоли. Пока дифференцировочная терапия подходит не для всех видов рака, но несколько лет назад мы с иранскими коллегами начали активно работать над адаптацией этой стратегии применительно к гепатоцеллюлярной карциноме»,— поясняет профессор.

Так, на стадии доклинических исследований находится проект радионуклидной терапии рака печени с использованием рения-188. Изотоп относится к бета-частицам, и его преимущество перед гамма-частицами заключается в более локализованном воздействии на опухоль и потенциально лучшем профиле безопасности для окружающих тканей и персонала благодаря меньшему проникающему излучению. Команда профессора Восуха выяснила, что рений-188 не только запускает процессы гибели наиболее агрессивных клеток, но и способствует дифференцировке выживших клеток опухоли.

«Мы видим, что оставшиеся клетки приобретают признаки большей зрелости (дифференцировки). Низкодифференцированных клеток, которые могли бы вызвать рецидив, не остается. Применение рения-188 вместе со стандартными протоколами лечения повысит эффективность терапии и снизит риск рецидива»,— отмечает Восух.

Не ДНК единой

Размышляя о развитии регенеративной медицины в ближайшие десять лет, профессор выделяет главные вызовы, с которыми ей предстоит справиться: старение, рак, диабет и ожирение, аутоиммунные и аллергические заболевания, а также хронические дегенеративные расстройства.

«Регенеративная медицина отвечает за борьбу со всеми осложнениями, связанными с этими пятью категориями заболеваний»,— подчеркивает он. Однако фундаментальным вопросом, без решения которого борьба будет невозможна, остается понимание и контроль над самими процессами регенерации. И одним из ключей к этому может стать эпигенетика.

«Всего несколько лет назад роль эпигенетических изменений в регенерации и дегенерации не была известна,— объясняет ученый.— Все знали о генетике, но никого не волновала эпигенетика. Но сейчас мы можем видеть и количественно оценивать эпигенетические модификации, которые раньше невозможно было обнаружить».

Суть эпигенетики заключается в системе регуляции активности генов, не затрагивающей саму последовательность ДНК. Это такие механизмы, как метилирование ДНК («метки» на генах) и модификации гистонов (белков «упаковки» ДНК).

«Наш геном и последовательность нуклеотидов в нем остаются такими же, как при рождении,— поясняет Восух.— Но изменения происходят именно в эпигенетике этого генома».

Именно в этом ученый видит огромный потенциал.

«Если мы сможем модулировать и контролировать эпигенетические изменения во всем геноме,— убежден профессор,— то сможем регулировать и изменять многие патологические состояния. Способность направленно влиять на эпигенетические программы клеток открывает путь к управлению регенерацией, борьбе с последствиями старения и в конечном счете — к решению тех масштабных задач, которые стоят перед медициной грядущего десятилетия».

Инновации в коллаборации

Основная клиническая и исследовательская база профессора Восуха находится в Тегеране. Однако сотрудничество с Сеченовским университетом открывает новые возможности для реализации сложных исследовательских идей.

Вместе со специалистами из Института регенеративной медицины профессор ведет работы по разработке функциональных микротканевых конструкций печени с использованием технологий 3D-биопечати. Главная цель — создание сложных лабораторных моделей (органоидов) для точного изучения патогенеза заболеваний печени, скрининга новых лекарственных средств на эффективность и оценки их токсичности.

«Микроткани, созданные при помощи биофабрикации,— это инструмент для моделирования развития болезней и тестирования лекарственных средств,— отмечает ученый.— Такие модели позволяют получить результаты, максимально приближенные к результатам исследования настоящей человеческой печени, и это значительный шаг вперед по сравнению с традиционными методами».

Философия успеха

Профессор с радостью делится со студентами и молодыми учеными Сеченовского университета опытом, проводя семинары и мастер-классы. Исследователям, которые только начинают свой путь, он дает два совета. Во-первых, сфокусироваться на конкретной области исследований — в науке специализация и глубокие знания необходимы. Во-вторых, развивать максимальное количество навыков, включая гибкие — коммуникацию, управление проектами, работу в команде, как в науке, так и в повседневной жизни.

То немногое свободное время, которое у него есть, профессор посвящает семье.

«Мои родные — это самое главное для меня,— признается он.— Мы с женой и детьми обязательно завтракаем и ужинаем вместе, каждые выходные я навещаю родителей. И каждые два-три месяца стараемся всей семьей уехать на несколько дней».

На что-то большее насыщенный рабочий график не оставляет места, но ученый принимает это как данность.

«Я не думаю, что существует баланс,— говорит он.— Чтобы преуспеть, нужно полностью отдаваться своему делу. Если хочешь чего-то добиться, нужно чем-то пожертвовать».

Подготовлено при поддержке Сеченовского университета