Андрей Гончаров
Директор ГНУ "Институт биофизики и клеточной инженерии Национальной академии наук Беларуси"
В топ-10 результатов ученых НАН за 2024 год вошла разработка авторского коллектива Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси. Их наградили за создание нового биомедицинского клеточного продукта для лечения сахарного диабета и методов контроля его качества с использованием искусственного интеллекта. Какие клеточные технологии используются для создания биомедицинского продукта, о методах контроля его качества и проведении клинических испытаний рассказал корреспонденту БЕЛТА директор Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси Андрей Гончаров.
- Какие клеточные технологии вы использовали для создания нового биомедицинского продукта?
- Сахарный диабет 1-го типа - аутоиммунное заболевание, при котором собственный иммунитет атакует бета-клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин. В конечном итоге это приводит к полному уничтожению инсулин-продуцирующих клеток и абсолютному дефициту гормона. С точки зрения клеточной терапии тут можно использовать два подхода. Первый - применять клетки, обладающие иммуносупрессивными свойствами. Второй - трансплантировать клетки, продуцирующие инсулин. Также возможно комбинировать эти два метода.
В первом случае могут быть использованы мезенхимальные стволовые клетки, толерогенные дендритные клетки, регуляторные Т-лимфоциты. Во втором случае в качестве клеток, продуцирующих инсулин, можно трансплантировать донорские клетки или генномодифицированные клетки пациента. Каждый из подходов имеет свои недостатки и преимущества. Целью нашего проекта было именно замедлить прогрессирование диабета за счет торможения аутоиммунных реакций.
- Как вы определяете, какой тип клеток наиболее эффективен для лечения сахарного диабета?
- Нами был выбран подход, при котором возможно целенаправленно выключать аутоагрессивные Т-лимфоциты за счет введения пациенту толерогенных дендритных клеток. Для этого мы решили использовать тот же способ, который уже реализован природой у нас в организме. Слово "толерогенные" в названии клеток как раз говорит о их основной функции в организме - способности формировать толерантность, невосприимчивость иммунной системы к собственным антигенам. Затем мы разработали метод получения биомедицинского клеточного продукта.
- Какие методы контроля качества вы используете?
- Мы проводим очень тщательный контроль качества каждого биомедицинского клеточного продукта, который включает три основных параметра: стерильность, жизнеспособность и подлинность. Оценка подлинности, то есть принадлежности клеток именно к нужному типу, - это самая сложная часть анализа. Используется самый современный и технологичный метод визуализирующей проточной цитометрии, с помощью которого можно выявить на поверхности и внутри клетки наличие только ей присущего набора молекул (маркеров). Это анализ, по результатам которого можно заключить, что получили именно толерогенные дендритные клетки. Дополнительно для контроля подлинности разработана нейросеть.
- Как искусственный интеллект может улучшить контроль качества клеточных продуктов и помочь в анализе данных, полученных в ходе экспериментов?
- Контроль качества может представлять большую сложность ввиду необходимости множества дорогостоящих тестов. Иногда количество тестов, необходимое для контроля качества, требует использования большей части дозы клеточного продукта. Поэтому возникает необходимость поиска новых методов контроля качества, которые позволили бы легко и быстро определять соответствие клеточного продукта всем стандартам качества. Использование искусственного интеллекта уже нашло применение во множестве сфер научной деятельности и медицине. И контроль качества биомедицинских клеточных продуктов не исключение. Нейросеть анализирует изображения клеток, сопоставляет их с ранее представленными референтными образцами, находит мельчайшие особенности морфологии и флуоресценции и выносит заключение о соответствии представленного образца клеток требуемым характеристикам.
- Как вы планируете проводить клинические испытания вашего клеточного продукта?
- Клинические испытания уже проведены и показаны хорошие результаты, которые заключались в замедлении прогрессирования сахарного диабета 1-го типа. По их результатам Минздравом утверждена инструкция по применению. Планируем продолжать исследования в этом направлении, чтобы улучшить уже достигнутые результаты.
Планируем новый проект, будем набирать пациентов на комбинированную терапию толерогенными дендритными клетками и мезенхимальными стволовыми клетками. Это позволит не только целенаправленно оказывать влияние на Т-лимфоциты, но и вызывать системный иммуномодулирующий эффект за счет введения мезенхимальных стволовых клеток.
- Как должен проходить сам процесс лечения сахарного диабета с помощью нового клеточного продукта?
- Наше исследование было проведено совместно с БГМУ, научный руководитель от медуниверситета - заведующая кафедрой эндокринологии Татьяна Мохорт. Клинические исследования проходили на базе Минского городского клинического эндокринологического центра.
Самый важный этап - подбор пациентов. Мы включали в исследование людей, у которых диабет был выявлен недавно и все еще была сохранена собственная продукция инсулина, то есть бета-клетки еще не были полностью уничтожены. В этом случае имеет смысл применять клеточную терапию на основе толерогенных дендритных клеток, чтобы замедлить прогрессирование заболевания.
Сейчас, когда наш метод уже одобрен Минздравом и разрешен к применению, на лечение в наше отделение клеточной терапии пациентов могут направлять врачи-эндокринологи. После клинико-лабораторного обследования, оценки стадии заболевания, уровня С-пептида, потребности в заместительной инсулинотерапии врач может дать направление на прохождение курса клеточной терапии.
После этого в нашем институте мы готовим персонифицированный клеточный продукт и оцениваем его качество. Курс лечения включает 3-5 введений с интервалом 1-1,5 месяца. При сохранении показаний лечение можно повторить через полгода-год. Наши пациенты, которые участвовали в клиническом испытании, после его завершения решили пройти клеточную терапию повторно, так как у них были хорошие результаты после первого курса - не наблюдалось прогрессирования заболевания.
- Каково значение сотрудничества между учеными Академии наук и Минздрава в вашей области?
- Разработанный метод лечения сахарного диабета - результат эффективной кооперации практикующих эндокринологов и ученых - специалистов в области биотехнологий. В команде профессор Татьяна Мохорт - заведующая кафедрой БГМУ, специалисты Минского городского клинического эндокринологического центра, ученые Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси. Конечно, в процессе выполнения работы роли у всех были разные: разработка и подготовка биомедицинского клеточного продукта, исследование иммунитета, подбор дозы и режима введения клеток, оценка безопасности и клинической эффективности. Но только коллаборация специалистов, нацеленных на общее дело, позволила получить достойный результат.
БЕЛТА.-0-
- Какие клеточные технологии вы использовали для создания нового биомедицинского продукта?
- Сахарный диабет 1-го типа - аутоиммунное заболевание, при котором собственный иммунитет атакует бета-клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин. В конечном итоге это приводит к полному уничтожению инсулин-продуцирующих клеток и абсолютному дефициту гормона. С точки зрения клеточной терапии тут можно использовать два подхода. Первый - применять клетки, обладающие иммуносупрессивными свойствами. Второй - трансплантировать клетки, продуцирующие инсулин. Также возможно комбинировать эти два метода.
- Как вы определяете, какой тип клеток наиболее эффективен для лечения сахарного диабета?
- Нами был выбран подход, при котором возможно целенаправленно выключать аутоагрессивные Т-лимфоциты за счет введения пациенту толерогенных дендритных клеток. Для этого мы решили использовать тот же способ, который уже реализован природой у нас в организме. Слово "толерогенные" в названии клеток как раз говорит о их основной функции в организме - способности формировать толерантность, невосприимчивость иммунной системы к собственным антигенам. Затем мы разработали метод получения биомедицинского клеточного продукта.
- Какие методы контроля качества вы используете?
- Мы проводим очень тщательный контроль качества каждого биомедицинского клеточного продукта, который включает три основных параметра: стерильность, жизнеспособность и подлинность. Оценка подлинности, то есть принадлежности клеток именно к нужному типу, - это самая сложная часть анализа. Используется самый современный и технологичный метод визуализирующей проточной цитометрии, с помощью которого можно выявить на поверхности и внутри клетки наличие только ей присущего набора молекул (маркеров). Это анализ, по результатам которого можно заключить, что получили именно толерогенные дендритные клетки. Дополнительно для контроля подлинности разработана нейросеть.
- Как искусственный интеллект может улучшить контроль качества клеточных продуктов и помочь в анализе данных, полученных в ходе экспериментов?
- Контроль качества может представлять большую сложность ввиду необходимости множества дорогостоящих тестов. Иногда количество тестов, необходимое для контроля качества, требует использования большей части дозы клеточного продукта. Поэтому возникает необходимость поиска новых методов контроля качества, которые позволили бы легко и быстро определять соответствие клеточного продукта всем стандартам качества. Использование искусственного интеллекта уже нашло применение во множестве сфер научной деятельности и медицине. И контроль качества биомедицинских клеточных продуктов не исключение. Нейросеть анализирует изображения клеток, сопоставляет их с ранее представленными референтными образцами, находит мельчайшие особенности морфологии и флуоресценции и выносит заключение о соответствии представленного образца клеток требуемым характеристикам.
- Как вы планируете проводить клинические испытания вашего клеточного продукта?
- Клинические испытания уже проведены и показаны хорошие результаты, которые заключались в замедлении прогрессирования сахарного диабета 1-го типа. По их результатам Минздравом утверждена инструкция по применению. Планируем продолжать исследования в этом направлении, чтобы улучшить уже достигнутые результаты.
Планируем новый проект, будем набирать пациентов на комбинированную терапию толерогенными дендритными клетками и мезенхимальными стволовыми клетками. Это позволит не только целенаправленно оказывать влияние на Т-лимфоциты, но и вызывать системный иммуномодулирующий эффект за счет введения мезенхимальных стволовых клеток.
- Как должен проходить сам процесс лечения сахарного диабета с помощью нового клеточного продукта?
- Наше исследование было проведено совместно с БГМУ, научный руководитель от медуниверситета - заведующая кафедрой эндокринологии Татьяна Мохорт. Клинические исследования проходили на базе Минского городского клинического эндокринологического центра.
Самый важный этап - подбор пациентов. Мы включали в исследование людей, у которых диабет был выявлен недавно и все еще была сохранена собственная продукция инсулина, то есть бета-клетки еще не были полностью уничтожены. В этом случае имеет смысл применять клеточную терапию на основе толерогенных дендритных клеток, чтобы замедлить прогрессирование заболевания.
Сейчас, когда наш метод уже одобрен Минздравом и разрешен к применению, на лечение в наше отделение клеточной терапии пациентов могут направлять врачи-эндокринологи. После клинико-лабораторного обследования, оценки стадии заболевания, уровня С-пептида, потребности в заместительной инсулинотерапии врач может дать направление на прохождение курса клеточной терапии.
После этого в нашем институте мы готовим персонифицированный клеточный продукт и оцениваем его качество. Курс лечения включает 3-5 введений с интервалом 1-1,5 месяца. При сохранении показаний лечение можно повторить через полгода-год. Наши пациенты, которые участвовали в клиническом испытании, после его завершения решили пройти клеточную терапию повторно, так как у них были хорошие результаты после первого курса - не наблюдалось прогрессирования заболевания.
- Каково значение сотрудничества между учеными Академии наук и Минздрава в вашей области?
- Разработанный метод лечения сахарного диабета - результат эффективной кооперации практикующих эндокринологов и ученых - специалистов в области биотехнологий. В команде профессор Татьяна Мохорт - заведующая кафедрой БГМУ, специалисты Минского городского клинического эндокринологического центра, ученые Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси. Конечно, в процессе выполнения работы роли у всех были разные: разработка и подготовка биомедицинского клеточного продукта, исследование иммунитета, подбор дозы и режима введения клеток, оценка безопасности и клинической эффективности. Но только коллаборация специалистов, нацеленных на общее дело, позволила получить достойный результат.
БЕЛТА.-0-
- размещаются материалы рекламно-информационного характера.