Третий Всемирный конгресс по тканевой инженерии и регенеративной медицине (5-8 сентября 2012, Вена, Австрия) собрал около 3000 ученых со всего мира (всего 10 участников из России), представляющих разные области науки – от клеточной биологии до информатики. Научная программа включала более 300 устных докладов и 1500 постерных. Она отразила быстрый прогресс, достигнутый в области регенеративной медицины за последние три года, после предыдущего Всемирного конгресса.

А также – растущее политическое и общественное влияние этого симбиоза фундаментальных исследований, высоких технологий и клиники. Не случайно конгресс проходил в президентском дворце Hofburg.

За последние три года численность этой научной ассоциации возросла почти вдвое (до 4000) с примерно равным распределением по регионам – Северная Америка, Европа и Юго-Восточная Азия.

Отличительная особенность нынешнего конгресса: рекордное количество докладов, посвященных трансляционным исследованиям, внедрению фундаментальных научных результатов в клинику. По крайней мере, четыре полноценных самостоятельных секции были организованы специально для обсуждения трансляционных исследований, но помимо этого о клиническом применении технологий регенеративной медицины и тканевой инженерии говорилось на секциях, посвященных клеточной биологии, генной терапии, биоматериалам, разработке каркасов и биореакторов, биопринтингу.

Также конгресс отразил мультидисциплинарный характер регенеративной медицины и четкие связи между фундаментальными и прикладными исследованиями. Некоторые симпозиумы освещали базисные аспекты молекулярной и клеточной биологии, которые пока еще являются «открытой книгой» для исследователей. Это подтверждается интересом со стороны участников. Например, секция «Механизмы поведения стволовых клеток» собрала  так много слушателей, что организаторам пришлось срочно налаживать трансляцию в двух дополнительных залах. В течение последних нескольких лет, возникло ощутимое противоречие, недостаток данных, связанных с механизмом действия клеточной терапии при использовании плюрипотентных взрослых стволовых клеток. На этой секции, организованной при содействии REMEDIC, было представлено три очень сильных сообщения ведущих экспертов со свежими результатами в этом направлении: Paolo Bianco (Sapienza University of Rome, Italy), Frank Luyten (Division of Skeletal Tissue Engineering, KULeuven, Belgium), Katarina Le Blanc (Karolinska Institute, Sweden).

Пояснение: REMEDIC - Research Networking Program – это Исследовательская объединяющая программа Европейского научного фонда (European Science Foundation). Ее цель – стимулировать обмен идеями между исследователями, работающими в различных областях регенеративной медицины.

“Клеточная терапия с применением мезенхимальных стволовых клеток: текущее состояние и перспективы развития»: на этом симпозиуме были представлены исследования, проводимые сегодня  как в фундаментальных научных лабораториях, так и в различных корпорациях, которые стремятся ликвидировать барьер, выстроить линию от механизма действия - к результату и наоборот при использовании мезенхимальных клеток для лечения  различных заболеваний и повреждений. TERMIS и соорганизатор симпозиума, Международное общество клеточной терапии, объединили усилия, чтобы представить последние достижения и перспективы в использовании мезенхимальных клеток для восстановления тканей и иммуномодуляции. Докладчики сделали акценты на следующие аспекты проблемы: путях оптимизации условий для трансдифференцировки данного типа клеток, а также – безопасности клинического применения хондроцитов. Два ключевых доклада были посвящены недавним работам  по клеточной терапии при неврологических повреждениях, использованию мезенхимальных клеток для иммуномодуляции и контролю за доставкой клеток в пораженные области.

Концепция тканевой инженерии в регенеративной медицине подчиняется мультикомпонентной стратегии, предусматривающей одновременное использование клеток и различных биоматериалов. Было показано, к примеру, что наличие матрикса, воссоздающего живую среду ткани, включая ее строение, пространственную структуру, текстуру, механические свойства, является ключевым для поведения клеток, их миграции, жизнеспособности и возрождения их естественных функций в данном виде ткани. Клетки и матрикс натурального происхождения (особенно – человеческой плаценты и амниотической оболочки плода) отвечают этим критериям и могут использоваться для стимуляции регенерации ткани. В докладах, представленных на секции «Внеклеточные матриксы и клетки из натуральных источников», оценивались свойства и возможности данных биоматериалов стимулировать процессы заживления и регенерации ткани.

Значительное место в программе конгресса (несколько секций в течение двух дней) было отведено докладам, посвященным главным инструментам регенеративной медицины – технологиям создания биоматериалов, каркасов, биореакторов. Биоматериалы, после собственно клеток, являются ключевым элементом для создания искусственного органа, ткани. Они могут способствовать или наоборот препятствовать взаимодействию клеток, доставлять лекарства в нужный участок, и вообще управлять процессами регенерации, происходящими внутри тела пациента. Сотни лабораторий в мире заняты созданием и усовершенствованием материалов с заданными специфическими свойствами. Результаты последних исследований  были представлены на симпозиуме «Биоматериалы для регенеративной медицины».

Представительная секция “3D Каркасы/Клеточный принтинг», собравшая признанных лидеров в этой области, была посвящена технологическим аспектам разработки каркасов для различных органов и развития подходящих биоматериалов для изготовления каркасов. Наибольшее количество вопросов и дискуссию вызвали следующие доклады: «Конструирование многоуровневых эластичных 3D каркасов при помощи лазера» (Ovsianikov A, Dado-Rosenfeld D, Nurnberger S, Levenberg S, Redl H, Liska R, Stampfl J, Inst. of Materials Science and Technology TU Wien, Austria) и «Бескаркасное биоконструирование» (Marga F, Jakab K, Norotte C, Khatiwala C, Shepard B, Dorfman S, Colbert S, Hubbard B, Forgacs G, University of Missouri, USA).

Примеры применения этих технологий в клинике и дальнейшего развития уже на основании клинических результатов были представлены учеными из всемирно известного Института регенеративной медицины Wake Forest в США. Их доклад назывался «Развитие и внедрение комплексных систем биопринтинга органов» (Kang HW, Kengla C, Lee SJ, Atala A, Yoo J, Wake Forest Institute for Regenerative Medicine). А также – Лондонского Империал Колледжа (Новые стратегии в регенеративной медицине, основанные на  применении различных материалов, Stevens M.).

Культивирование трехмерных тканевых конструкций в биореакторе позволяет контролировать условия среды, в которой находятся клетки, что дает возможность поддерживать рост ткани, сохранять ее жизнеспособность, индуцировать и поддерживать дифференцировку. Чтобы добиться воспроизводимых условий для культивации клеток за процессом культивирования надо постоянно наблюдать и контролировать его. Блоки контроля и сенсорные системы позволяют отслеживать в режиме реального времени рост ткани и получать данные для создания воспроизводимых протоколов культивирования. Все большая автоматизация этого процесса может быть достигнута за счет «уложения» природных биологических реакций во всем их многообразии в стандартизированные процедуры высокопроизводительного генерирования тканей. Секция «Автоматизация технологии биореакторов для 3D тканевых культур» была посвящена достижениям и нерешенным пока проблемам, которые возникают, когда индивидуальный процесс культивирования, контролируемый вручную, превращается автоматизированную и воспроизводимую процедуру культивирования для тканевой инженерии.

На симпозиуме «Биореакторы для трансляционных исследований» был сделан акцент на исследования по разработке и использованию биореакторов для культивирования клеток человека и животных и конструирования тканей для трансляционной медицины. Главные «горячие точки»: создание тканевых конструкций для имплантации, с использованием стволовых, прогениторных, дифференцированных клеток – как на основе биоинженерных каркасов, так и без них; изучение различных заболеваний с использованием биореактров с клеточными тканеинженерными конструкциями; изучение свойств стволовых клеток с использованием биореакторов, включая дифференцировку, размножение, распространение и характеристики способности к дифференциации. На симпозиуме были представлены сообщения высокого качества от исследователей, работающих в различных областях, как в фундаментальной, так и в прикладной сфере, а также представляющих технологические разработки, которые могут предложить лучшие решения для создания тканеинженерных конструкций и тем самым ускорить трансляционные исследования.

Большое число представленных работ, связанных с трансляцией достижений фундаментальной науки в клинику, как уже отмечалось, было главной особенностью конгресса в Вене. Каждый пример клинического применения является результатом симбиоза клеточной терапии, тканевой инженерии и применения более качественных биоматериалов. Однако помимо этого, для создания различных видов тканей и органов требуется разработка различных подходов, комбинаций этих средств и методов, применение различных видов материалов. С примерами воплощения этих различных подходов можно было познакомиться на секциях, посвященных созданию конкретных тканей и органов. Большая часть работ (несколько секций) была посвящена тканевой инженерии кожи и костных имплантатов. Очень подробно об этом написали наши коллеги из Института стволовых клеток человека в материале «Костный срез», размещенном на их сайте (также читайте там блоги, посвященные конгрессу).

Огромный прогресс также достигнут в изучении процессов васкуляризации, и в регенерации сосудов, нервной ткани, разрабатываются различные подходы к регенерации печени, легкого, сердца. Мы же отметим секцию, председателем и одним из организаторов которой был член нашей исследовательской группы Гранта Правительства РФ Филипп Юнгеблат – «Трахея/Пищевод/Органы дыхания – восстановление и замена».

Как доброкачественные, так и онкологические заболевания, приводящие к повреждению органов и тканей грудной клетки, обычно лечатся хирургически, когда поврежденный участок или орган удаляется. Однако большая часть случаев к моменту постановки диагноза являются неоперабельными. Для разработки методов лечения требуются новые решения и подходы. В данном случае ставка делается на тканевую инженерию и методы регенеративной медицины в целом, и уже были достигнуты впечатляющие результаты, которые демонстрируют огромный потенциал этих методов, в частности – для «выращивания» трахеи. Филипп Юнгеблат (Philipp Jungebluth, Karolinska Institute, Sweden), сотрудник лаборатории профессора  Paolo Macchiarini, выступил с докладом, где были представлены одновременно клинические результаты (трансплантации трахеи 12 пациентам, с использованием различных методик и подходов), а также – подробный анализ этих случаев, который дает возможность делать обобщения о тенденциях тканевой инженерии в целом. Перевести название можно так: «Тканевая инженерия: от лабораторного стола - к постели больного и обратно в лабораторию»

Столь сложная и многодисциплинарная  отрасль науки и медицины требует обобщения, аналитической работы, описания тенденций, прогнозов. Эту сложную задачу на конгрессе попытались решить в той или иной степени пленарные докладчики. Несколько слов о каждом:

Dietmar W. Hutmacher  (Professor and Chair of Regenerative Medicine, Institute of Health and Biomedical Innovation of QUT). Возглавляет мультидисциплинарную группу исследователей, куда входят клеточные биологи, химики-специалисты по полимерам, инженеры, врачи и ветеринарные хирурги. Его группе удалось сформировать костную ткань и кость, которая способна заменить поврежденную с практически полным восстановлением функций. Концепция костной тканевой инженерии, разработанная группой профессора Хатмахера, дает возможность заменять точно определенные участки костной ткани и  создать более действенные альтернативные способы лечения в ортопедии – не срастающиеся переломы,  исправление сегментарных дефектов большого размера. Другой важный проект профессора и его группы – создание животных моделей для разработки методов восстановления кости.

(Пленарные дебаты «Будущее научных изданий»)

David Kaplan (Professor & Chair of the Department of Biomedical Engineering, School of Medicine, School of Dental Medicine, Department of Chemistry, Department of Chemical and Biological Engineering (Tufts University). Его исследования посвящены созданию биополимерных конструкций для тканевой инженерии и изучению структурно-функциональных взаимодействий. Он управляет специально созданным для этой цели Ресурс-Центром Тканевой Инженерии ( Tissue Engineering Resource Centre (TERC), включающим лаборатории двух американских университетов – Тафт и Колумбийского (Tufts University, Columbia University).

(Лекция «Изучение моделей заболеваний человека с помощью тканевой инженерии» )

Ivan Martin (Director of the Tissue Engineering Research Group, Professor for Tissue Engineering, Faculty of Medicine Departments of Surgery and of Biomedicine, University of Basel). Его группа, сосредоточенная в швейцарском Базеле, опять-таки состоит из биологов, инженеров и клиницистов, что позволяет проводить междисциплинарные исследования с упором на клинику. Основной интерес: 3D системы культур мезенхимальных клеток различных органов, используемые в качестве моделей для изучения дифференцировки клеток и развития тканей, а также – в качестве каркасов для восстановления кости и хряща.

(Лекция «Сдвиги парадигмы. Эволюция стратегий тканевой инженерии»)

Shinichi Nishikawa (Director of the laboratory for Stem Cell Biology at RIKEN Centre for Developmental Biology, Deputy Director of CDB, Japan). Основной научный интерес группы, которую в данный момент возглавляет этот японский ученый, заключается в исследовании молекулярных и клеточных механизмов, управляющих развитием гематопоэтических стволовых клеток. Он внес весомый вклад в различные области, с которыми соприкасался и является одним из ведущих клеточных биологов в мире.

(Лекция «Преодоление проблем клеточной терапии на основе iPS клеток: Японский национальный проект реализации регенеративной медицины»).

Clemens A. van Blitterswijk (Professor of Tissue Regeneration at Twente University, Netherlands). Большая часть его исследований проводится на стыке наук о жизни и наук о материалах, формируя уникальную междисциплинарную основу для регенеративной медицины. Сейчас он возглавляет одну из ведущих европейских лабораторий в этой сфере, он также является научным директором MIRA, недавно созданного института биомедицинских технологий, где после окончательного формирования будет работать около 400 исследователей.

 (Вторая лекция из серии «Сдвиги парадигмы» - «Высокопроизводительный инструмент для тканевой инженерии»)

David Williams  (Wake Forest Institute of Regenerative Medicine, USA). Этот исследователь широко известен своим коллегам в том числе и как главный редактор одного из ведущих научных изданий данной области - Biomaterials. У него 40-летний опыт работы в сфере разработке биоматериалов, медицинской техники и тканевой инженерии. Уже будучи опытным ученым он покинул Университет Ливерпуля, где возглавлял отдел клинической инженерии, и переехал в Штаты, в Институт регенеративной медицины Wake Forrest, который является одним из мировых лидеров в этой области сегодня.

(Пленарные дебаты «Будущее научных изданий»)

Большинство участников конгресса так или иначе сталкиваются с проблемой законодательного и этического регулирования исследований. Регенеративная медицина – очень молодая отрасль (к примеру, научная ассоциация TERMIS была создана менее 10 лет назад), и поэтому пока еще законы и инструкции в различных странах сильно отличаются. Организаторы проиллюстрировали эту проблему на специальной секции, где главными докладчиками были представители ведущих «регулирующих» организаций – FDA (США) и Европейское медицинское агентство (EMEA). Они представили доклад «Регуляторная практика в сфере регенеративной медицины в Европе и США» и продемонстрировали сходства и различия. Вывод был схожим: поскольку регенеративная медицина – интернациональная область исследований,  в которой работает все больше транснациональных корпораций, необходимо унифицировать регуляторные нормы, по крайней мере, в США и Европе.

И еще одна особенность венского конгресса – средний возраст участников, как, впрочем, и возраст самой отрасли, очень невелик. Тридцатилетние представляют полноценные пленарные доклады, а сорокалетние уже стали полноправными наставниками и приехали на конгресс со своими учениками. Для студентов была организована специальная секция и учреждена премия за лучший доклад. Вместе со своими руководителями они выступали в качестве ведущих и председателей на секциях и симпозиумах. Энтузиазм, желание работать и узнавать новое поражает. В любое время, будь это 8 утра или 8 вечера, все шесть залов Дворца Хофбург, где проходили заседания, были полны.

Следующий, четвертый по счету, TERMIS World Congress, состоится в сентябре 2015 в Бостоне (США).