Стволовые клетки и вирусы

Liang et al. / ChinaXiv, 2020

Две группы китайских медиков опробовали лечение мезенхимальными стволовыми клетками на пациентах с коронавирусной инфекцией. По сообщениям врачей, процедура помогла снизить уровень воспаления даже у пациентов в критическом состоянии. А вот насколько стволовые клетки участвуют в восстановлении поврежденной ткани, пока неясно. Исследования (1, 2) предварительно опубликованы на китайском портале препринтов ChinaXiv .

Обновлено: в марте 2020 года вторая статья опубликована в журнале Aging And Disease.

Пока врачи по всему миру подбирают противовирусные лекарства, которые окажутся эффективными против SARS-CoV-2, несколько групп китайских ученых решили пойти другим путем. Они подметили, что к смерти пациентов часто приводит не сам по себе вирус, а воспаление, которое развивается на фоне инфекции.

SARS-CoV-2 прикрепляется к клеткам, на поверхности которых есть белок АСЕ2 (рецептор к ангиотензин-превращающему ферменту, одному из участников каскада регуляции кровяного давления). АСЕ2 много на мембране альвеолоцитов — клеток, которые выстилают легкие изнутри. Соответственно, вирус атакует их в первую очередь, а они выделяют провоспалительные белки. В борьбу вступают клетки иммунной системы, которые лишены белка АСЕ2 и не подвержены действию вируса, из-за чего в легких и развивается воспаление. В тяжелых случаях оно может перейти в цитокиновый шторм — выброс чрезмерного количества провоспалительных белков — который приводит к нарушению газообмена в легких и сердечной недостаточности.

Следовательно, хорошая терапия должна включать в себя подавление иммунного ответа. В клиниках для этого стандартно используют глюкокортикоиды (гормоны надпочечников), однако не всегда такое лечение идет на пользу, а иногда оно и вовсе замедляет выведение вируса из организма. Поэтому несколько групп врачей одновременно решили использовать другой тип иммуносупрессии — мезенхимальные стволовые клетки. Они известны своей способностью выделять широкий спектр противовоспалительных белков, чтобы защититься от иммунных клеток. В некоторых странах мира они уже одобрены как способ снизить воспаление, например, при пересадках костного мозга или при болезнях кишечника.

Первая группа медиков, под руководством Минь Ху (Min Hu) из Пекинского университета, решила использовать в своем испытании мезенхимальные стволовые клетки из пуповинного канатика. Их пациенткой была 65-летняя китаянка, которую около недели лечили от коронавируса с помощью стандартной терапии. За это время количество эритроцитов в ее крови упало, а лейкоцитов, наоборот, возросло. Несмотря на все усилия, которые предпринимали врачи, ее состояние оставалось тяжелым, налицо были признаки дыхательной недостаточности, поражения печени, анемии, а также гипертония, диабет 2 типа и желудочные кровотечения.

Пациентке с интервалом в 3 дня сделали три инъекции пуповинных мезенхимальных стволовых клеток. За 12 дней ее состояние значительно улучшилось: число лейкоцитов вернулось к норме, как и большинство физиологических показателей. На компьютерной томограмме врачи также заметили исчезновение очагов воспаления в легких, и пациентку выписали из отделения интенсивной терапии.

Вторая группа, под руководством Роберта Чуньхуа Чжао (Robert Chunhua Zhao) из Университета Шанхая, провела более подробное испытание. В их выборку вошли 7 пациентов, которым не помогала стандартная противовирусная терапия. Один из них на момент начала исследования находился в критическом состоянии, еще четверо — в тяжелом, и у двоих инфекция протекала стандартным образом. Все они получили под одной инъекции мезенхимальных стволовых клеток из университетского биобанка, и в течение двух недель исследователи следили за их здоровьем.

Томограмма легких одного из пациентов. 23 января - до пневмонии, 30 января - пневмония развивается, 2 февраля - инъекцию уже сделали, но пневмония усугубляется, 9 февраля - состояние уже не считается тяжелым.

Дата публикации: 30.12.2019

Все современные препараты только переводят заболевание из активной фазы в хроническую. Новое лекарство может полностью излечить человека.

АГРЕССИВНЫЙ НОВИЧОК

— Вадим Альбертович, ВИЧ был обнаружен ещё в конце прошлого века. Почему лекарство так сложно было создать? Чем этот вирус отличался от других?

— С точки зрения биологии этот вирус очень похож на многие другие. Единственное, его фатальное отличие от других вирусов – это поражение иммунной системы человека, именно поэтому организм не может с ним бороться самостоятельно.

— Это своего рода агрессивный новичок?

МЫШИ НА ВЕС ЗОЛОТА

— Вы уже дошли до клинических испытаний?

— До клинических – нет, но лабораторных мышей мы уже успешно лечим.

— Зачем в этом проекте мы и американцы нужны друг другу?

— Во-первых, потому что работа с вирусом ВИЧ требует астрономических денежных ресурсов. Ни одна сторона не хотела брать на себя всю тяжесть потенциальных финансовых потерь, поскольку велик риск, что мы будем много работать, но в итоге не сможем создать препарат принципиально нового поколения. Во-вторых, это крайне сложная работа, её невозможно было сделать только в России, у нас нет ни адекватных моделей на животных, ни биологических технологий для проведения тестов. Например, для экспериментов на животных надо использовать безумно дорогих мышей, которые есть только в США. В то же время, российская химическая школа является ведущей мировой школой в области тонкого химического синтеза. Мы были лидерами 100 лет назад, и надеюсь, останемся ими в будущем. Именно поэтому наших учёных и привлекли для участия в совместном проекте.

— Почему нужны безумно дорогие мыши? Нельзя было найти подешевле?

— А это особые мыши – гуманизированные. У них с помощью современных технологий создали иммунную систему, которая идентична человеческой, можно сказать, что это просто человеческая иммунная система. Такие мыши – очень удобный лабораторный объект, можно испытать препарат и понять, как он будет воздействовать на человека.

— Как с американцами делили зоны ответственности?

— Как я уже сказал, российская сторона отвечает за химическую составляющую, дизайн и синтез соединений. Американские коллеги занимаются биологической частью и компьютерным моделированием. Выглядело это так: сначала мы с американскими партнёрами обсуждали идеи, затем их специалисты на суперкомпьютерах проверяли насколько наши предположения реалистичны. Так формировался некий список перспективных соединений. Синтез этих соединений осуществляется здесь в Москве, в ФИЦ Биотехнологии РАН. И в конечном итоге готовые соединение тестируются в США.

ОТ ЛАБОРАТОРИИ ДО АПТЕКИ ДИСТАНЦИЯ 10 ЛЕТ

— Когда готовое лекарство может появиться в аптеках?

— От лаборатории до аптеки очень длинная дистанция. При благоприятном раскладе понадобится минимум 10 лет. Быстрее невозможно. Это связано с определённой последовательностью экспериментов и необходимым количеством данных, которые надо накопить. А отчасти с тем, что человечество само себе создало огромное количество преград на пути появления новых лекарств. Пройти согласование во всех регулирующих инстанциях очень тяжело и очень дорого. И это не только у нас, это практика всех стран мира. Кроме того, через год наш совместный проект заканчивается и надо будет искать финансирование под практические работы. Многие фармкомпании и фонды не стремятся вступать в такие долгие и дорогостоящие проекты, именно поэтому и сегодня наши исследования финансируются государственными фондами как со стороны России, так и со стороны США. Разработка лекарства для борьбы с ВИЧ это скорее задача государства.

— Я с большой осторожностью отношусь к заявлениям, что кто-то от чего-то вылечился на единичном примере. Мы не знаем достоверно, вылечился он или нет, это не клинические испытания, которые делаются в соответствии с очень строгим протоколом и которым можно доверять. Вирус может затаиться в нейронах и проснуться, когда пройдёт много времени. Мы в своей работе придерживаемся позиций доказательной медицины, когда есть слепые клинические испытания на большой выборке. Что касается стволовых клеток, то это вопрос неоднозначный. Безусловно, есть примеры, когда стволовые клетки работают успешно, но это не касается вируса ВИЧ. Поэтому мы исходим из традиционных подходов: с одной стороны, есть вирус, с другой стороны – надо найти вещество, которым этот вирус можно уничтожить.

— А откуда все-таки появился ВИЧ? Существуют самые разные теории, по одной из версий вирус – это побочный эффект разработок биологического оружия…

— Происхождение вируса не является областью моей компетенции, моя ответственность – это разработка вещества, способного убить вирус. На самом деле есть только одна серьёзная научная версия происхождения ВИЧ. Вирус появился в процессе мутации в Африке. Сначала он возник у человекообразных приматов, потом был перенесён на человека. Все остальные версии: космические, Божественные, конспирологические, не имеют отношения к здравому смыслу и научным сообществом не рассматриваются. И это не последний случай появления неизвестных ранее смертельных инфекций. Мы считаем, что новые вирусы будут появляться по мере развития человека, а мы будем придумывать вещества для их уничтожения. Это бесконечный непрерывный процесс.

Ярослав Коробатов
Источник: Комсомольская правда

Вы можете отметить интересные вам фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.

Пол Нопфлер (Paul S. Knoepfler) – профессор кафедры клеточной биологии и анатомии человека Центра генома и Комплексного онкологического центра при Калифорнийском университете. В своем блоге он комментирует последние новости об эффективности стволовых клеток против коронавирусной инфекции.

Количество зарегистрированных клинических исследований стволовых клеток для лечения COVID-19, вызванного коронавирусом SARS-CoV-2, продолжает расти, особенно в Китае.

Часть рисунка из препринта, в котором заявлено о стволовых клетках, улучшивших исход заболевания COVID-19. Состояние легких на рентгенограмме сначала ухудшалось (более зернистый инфильтрат в воздушных пространствах) по мере прогрессирования заболевания, а затем улучшалось после инфузий стволовых клеток.

В течение последних двух недель я пытался выделить немного времени, чтобы изучить эти исследования более подробно, но не смог вникнуть достаточно глубоко, потому что был очень занят другими вещами.

То, что я до сих пор прочитал в описаниях исследований о COVID-19 и стволовых клетках, не убедило меня в том, что стволовые клетки могут быть полезны для лечения COVD-19. Обоснования этого подхода мне показались шаткими.

Могу ли я быть категорически неправ?

Сомневаюсь. За последние несколько дней китайские исследователи опубликовали ознакомительные фрагменты двух статей, в которых утверждается, что мезенхимальные стволовые клетки (МСК) успешно применяли для лечения пациентов с коронавирусной инфекцией, и эту информацию подхватили СМИ.

Вот два ключевых пункта под заголовком новостной статьи, которые также отражают оптимистичные взгляды:

Я откопал два препринта, которые стали основой статьи Чена:

Я не могу ничего с собой поделать и скептически отношусь к этим отчетам после их изучения.

Надеюсь, я ошибаюсь, но все это (особенно новостная статья) дало мне какое-то мрачное дежавю из прошлого о клиниках стволовых клеток и личностях, утверждающих, что они могут снова заставить ходить парализованного человека.

Конечно, в реальности это всего лишь короткие сообщения о клинических случаях, и их следует интерпретировать с большой осторожностью, поскольку нельзя исключать самопроизвольное выздоровление, именно так проводятся быстрые клинические исследования во время вспышки.

Вы согласны? Что вы думаете на этот счет?

В конце статьи Чена у нас есть слова одного из исследователей:

«По словам д-ра Ли Хунхуи, который участвует в аналогичных испытаниях в центральной больнице Лоуди в центральной части провинции Хунань, инъекции стволовых клеток могут дать значительные результаты в течение трех дней.

Посмотрим, к чему приведет применение стволовых клеток против коронавируса. Я считаю, что мы не увидим клинического подтверждения недоказанных заявлений, например, о здоровье легких в целом или чего-то подобного.

Таково мнение Пола Нопфлера.

Читать статьи по темам:

Читать также:

Эффективный метод получения иПСК без применения вирусов и генов

Новый метод позволяет превращать соматические клетки кожи как в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, так и в соматические клетки других типов без вмешательства в генетический материал.

Аденовирусы перепрограммируют соматические клетки в плюрипотентные

Аденовирусное перепрограммирование клеток намного менее эффективно, чем при использовании ретровирусов. Но при этом ни в одном случае не появилось опухолевых образований, а геномы получившихся плюрипотентных клеток не имеют вирусных вставок.

Вакцина от коронавируса найдена?!

К сожалению, все прототипы вакцин от SARS-CoV-2, созданные на сегодняшний день – это разработки на нулевой стадии доклинических испытаний.

Еще одна опасность ожирения

Мыши помогли понять механизмы, с помощью которых заражение вирусом тучных людей делает его опаснее для них самих и окружающих.

Интервью члена международной группы по разработке вакцины от китайского вируса – так ли он страшен и могли ли его запустить специально.

Подождите лет двадцать

В ближайшие десятилетия рак шейки матки может полностью исчезнуть в развитых странах. Первыми в их числе, вероятно, станут США.

Электронное СМИ зарегистрировано 12.03.2009

Свидетельство о регистрации Эл № ФС 77-35618

Эмбриональная стволовая клетка человека
(фото Wikimedia Commons).

Уникальное свойство стволовых эмбриональных клеток заключается в их способности вырастать в абсолютно любую из 200 типов клеток организма. Возможность выращивать такие культуры в лаборатории обеспечила бы учёных методикой регенерации целых органов или конечностей, обеспечила бы гарантированное излечение от многих заболеваний и стала бы настоящим прорывом в регенеративной биологии и медицине.

Тем не менее, пока биологам не до конца понятно, как именно стволовые клетки "понимают", во что им трансформироваться. Новейшее исследование канадских и сингапурских учёных позволяет взглянуть на проблему в новом свете. Как выяснилось, ключевую роль в способности стволовых клеток трансформироваться в зрелые играет ДНК вирусов, когда-то встроившуюся в генетический код и ранее считавшуюся мусорной.

То, что ДНК вирусов присутствует в геноме человека, не было загадкой. Учёные сообщают, что миллионы лет назад ретровирус, известный как HERV-H, внедрил свою ДНК в человеческий сперматозоид или, возможно, яйцеклетку. Этот момент в человеческой эволюции "толкнул кость домино": сегодня приблизительно 8% генома человека состоит из так называемых остатков эндогенного ретровируса.

Как поясняет один из авторов нового исследования Хук-Хуэй Нг (Huck-Hui Ng) из Сингапурского института исследования генома ранее учёные полагали, что эта ДНК является мусорной, поскольку её гены не кодируют никаких белков и, вообще, казалось, не выполняют никаких функций.

В ходе эксперимента выяснилось, что остатки эндогенного ретровируса HERV-H действительно неактивны в зрелых клетках, зато играют существенную роль в развитии клеток эмбриональных. Более того, они являются ключевым ингредиентом, необходимым для развития плюрипотентности.

Учёные подвергли человеческие стволовые клетки воздействию РНК, которая подавляет активность включений HERV-H. После этого стволовые клетки перестали вести себя обычным образом и не подавали признаков плюрипотентности. Вместо этого они стали больше похожи на фибробласты, клетки соединительных тканей организма.

В статье, опубликованной в журнале Nature Structural and Molecular Biology, сообщается, что супрессия (подавление) HERV-H также остановила производство белков, отвечающих за плюлипотентность.

"Дальнейшее понимание того, как функционирует код HERV-H, поможет нам в разработке рабочего метода химической конвертации обычных клеток в плюрипотентные, что в дальнейшем станет новым словом в регенеративной медицине", — утверждает соавтор исследования Гийом Бурк (Guillaume Bourque) из университета МакГилла в Монреале.

Поскольку присутствие в ДНК тысячи копий HERV-H уникально для человека и человекообразных приматов, эволюционные биологи предполагают, что внедрение ДНК вируса произошло около 20 миллионов лет назад. Интересно, что вирус отвечает за плюрипотентность стволовых клеток лишь у высших приматов, включая людей, но другие животные развиваются без участия ДНК неклеточного агента.

Биологи признают довольно странным тот факт, что за столь существенный процесс, как развитие клеток, отвечает структура, привнесённая извне. Этот процесс ещё до конца не изучен, но приятно осознавать одно: несмотря на то, что вирусы постоянно манипулируют хозяйскими клетками, как только проникнут в организм, наши тела эволюционно адаптировались к использованию инфекционных агентов в своих собственных интересах.