Оказалось, они без него слишком медленно «созревают»
Выиграть время в борьбе за жизнь попавшего в беду человека — такую цель преследовала уникальная научная работа, проведенная учеными Института физиологии Национальной академии наук Беларуси и физического факультета Белорусского государственного университета.
Речь идет о последствиях травм, инсультов, нейродегенеративных заболеваний и других поражений головного мозга, когда единственным эффективным средством современной терапии остается имплантация стволовых клеток. Причем, чтобы избежать реакции отторжения донорского материала и не обрекать пациента на необходимость провести остаток жизни на иммунодепрессантах, предпочтительней вводить ему его же собственные стволовые клетки. И чем скорее они окажутся в зоне поражения мозговой ткани, тем успешнее будет лечение.
Но у взрослого человека такого «строительного материала» очень мало, и, чтобы выделить его из жировой ткани, а затем «растиражировать» в требуемом объеме, нужно несколько недель. Как ускорить процесс?
— Вообще-то, цель у нас была двоякая, — замечает заместитель директора по научной работе Института физиологии НАН Беларуси член-корреспондент, профессор, доктор медицинских наук Владимир Кульчицкий. — Нужно было не только ускорить процесс, чтобы быстрее оказать помощь больному, но и удешевить очень дорогую технологию получения и дифференцировки клеток, что сделало бы подобные операции более доступными. Работая в рамках Государственной программы «Инновационные биотехнологии», обеих целей мы достигли, причем с помощью одной идеи. Обсуждая с биофизиками университета возможные пути решения проблемы, мы предположили, что стволовые клетки будут развиваться лучше, если окажутся не просто в сосуде с питательным раствором и в комфортной температуре, а еще и в электромагнитном поле, которое обладает характеристиками, близкими по амплитуде и частоте к биоритмам головного мозга. Ведь в нормальных условиях этот ритм жизненно необходим клеткам, чтобы объединяться в некое сообщество. Чтобы реализовать задуманное, наши партнеры под руководством заведующего кафедрой биофизики физфака БГУ академика Сергея Черенкевича разработали, изготовили и совместно с нами защитили патентом программно-аппаратную систему, не имеющую аналогов в мире. С ее помощью и был проведен цикл экспериментов по электрической стимуляции стволовых клеток, полученных от лабораторных животных.
Смоделировать электрические волны, которые продуцирует мозг, для биофизиков не составило труда. Все они хорошо описаны. Поэтому главной задачей было выяснить, отзовутся ли клетки на такую стимуляцию и если отзовутся, то при каких характеристиках внешнего электромагнитного поля положительный эффект будет наибольшим. Ведь мозг генерирует электрические волны различной частоты: альфа-, бета-, тета-, дельта-, гамма- и другие. У каждого биоритма свое физиологическое предназначение, но какой из них окажется наиболее подходящим?
В итоге выяснилось то, что сегодня исследователям уже кажется явлением совершенно очевидным и объяснимым: клетки активнее всего отозвались взрывным ростом на тета-ритм. Ведь этот диапазон частот как раз наиболее ярко выражен именно у молодого организма, для роста которого стволовые клетки требуются в больших количествах.
Как показали эксперименты, под воздействием электромагнитного поля с частотой тета-ритма стволовые клетки «созревают» почти на неделю быстрее, чем в обычных лабораторных условиях, а это колоссальный выигрыш по времени и очень ощутимая экономия на реактивах. Статья с полученными результатами уже опубликована авторами работы в одном из ведущих международных научных журналов и вызвала огромный интерес зарубежных коллег.
Конечно, у физиологов и биофизиков осталось в этой области еще немало «белых пятен», и они продолжат фундаментальные исследования. Но полный отчет о завершенной научной теме и необходимая аппаратура собственной разработки переданы ученым Республиканского научно-практического центра неврологии и нейрохирургии, которые совместно с лабораторией нейрофизиологии Института физиологии НАН Беларуси должны начать инновационные медицинские исследования в условиях клиники. Ведь ученые-физиологи, постигая механизм биологических процессов при дифференцировке стволовых клеток, экспериментировали с лабораторными животными, а лечение людей потребует разработки особых подходов и методик, которые должны появиться при клинической апробации.
По мнению медиков, новая технология выращивания материала для имплантации может стать прорывом в клеточной терапии и получит распространение не только при лечении травм и заболеваний головного мозга. Аппаратуры для этого потребуется немного, и биофизики БГУ при адекватном финансировании вполне могут обеспечить потребности в ней, производя приборы в лабораторных условиях.
На снимке: старший научный сотрудник Андрей Денисов, заведующий лабораторией нейрофизиологии Светлана Пашкевич и заместитель директора по научной работе Владимир Кульчицкий.
