Доктор Жоан Олива Вилана – доктор по молекулярной и клеточной эндокринологии. Он является руководителем отдела доклинических исследований в Emmaus Medical, Inc. и членом редакционного совета Международного журнала молекулярных наук.
Окончил с отличием Университет Монпелье II (Франция) в 2005 году. Тема его докторской диссертации – «Изучение механизма подавления, вызванного гидрокситамоксифеном, в клетках рака молочной железы».
Цель его работы состояла в том, чтобы определить эпигенетическую модификацию, связанную с устойчивостью рака молочной железы во время лечения тамоксифеном, одним из актуальных препаратов для лечения рака молочной железы. Устойчивость к раку молочной железы связана с подавлением определенных генов навсегда. Он обнаружил, что подавление генов при раке молочной железы происходит из-за метилирования некоторых генов с участием белков HP1. Белки HP1 участвуют в конденсации ДНК, изменяя структуру ДНК.
Все работы были представлены на различных научных съездах (более 60 устных докладов): Американской ассоциации по изучению заболеваний печени, Американского общества клеточной биологии, Keystone Symposia, Федерации американских обществ экспериментальной биологии, Ассоциации по исследованиям в области зрения и офтальмологии, Международного общества исследования глаз, Международного общества исследований стволовых клеток, Общества криобиологии. Кроме того, его работы были опубликованы в международных рецензируемых журналах (более 50 публикаций): Экспериментальная молекулярная патология, гепатология, алкоголизм: клинические и экспериментальные исследования, Мир гастроэнтерологии, Журнал фармации и фармакологии, Журнал тканевой инженерии и регенеративной медицины, Международный журнал молекулярных наук, Поверхность глаза, Журнал офтальмологии, Регенеративная медицина. С этим опытом он стал частью редакционного совета Международного журнала молекулярных наук.
Область научного исследования: стволовые клетки, регенеративная медицина, тканевая инженерия, редкие заболевания.
Ваша научная работа началась с исследования эпигенетики рака. Расскажите нам о ваших дальнейших исследованиях.
Я был нанят д-ром С.В. Френчем в Научно-исследовательский биомедицинский институт Лос-Анджелеса (2006-2011) для работы над проектом «Изучение заболеваний печени, феномена эпигенетики, формирования телец Мэллори-Денка (MDBs) и выявление маркеров ранней гепатокарциномы». В первом проекте я изучал влияние этанола на печень, особенно на ингибирование протеасом и изменение эпигенетической модификации. Ингибирование протеасомы приводит к неправильной переработке белков и нарушению регуляции физиологической функции клеток. Накопление белков в печени вследствие инактивации протеасом приводит к повреждению печени и ухудшает ее нормальную функцию.
Потребление этанола вызывает ожирение печени, где могут образовываться тельца Мэллори-Денка (накопление нежелательных белков), что является одним из следствий ингибирования протеасом. Я обнаружил, что белок FAT10 сверхэкспрессируется в клетках печени, образуя тельца Мэллори-Денка (MDB), что означает плохой прогноз выживания пациента.
Вы обнаружили, что FAT10 и тельца Мэллори-Денка, сверхэкспрессированные в печени человека, могут образовывать гепатокарциному?
Да, мы обнаружили, что FAT10 может быть использован в качестве раннего маркера опухолевого образования при раке печени. Сверхэкспрессия FAT10 была обнаружена в клетках, образующих MDBs. Подобное явление было обнаружено в гепатокарциноме человека, но также и при циррозе печени.
Основываясь на лабораторных исследованиях, одной из причин образования MDBs и сверхэкспрессии FAT10 является хроническое воспаление, которое можно использовать в качестве терапевтической мишени для снижения риска образования MDBs. В лабораторных исследованиях использование SAMe (донора метила) может предотвратить образование MDB, а также экспрессию FAT10. Считается, что доноры метила могут снизить частоту рака печени или улучшить выживание пациента. Эта гипотеза нуждается в дальнейших исследованиях (в лаборатории и на людях) для подтверждения потенциальной защитной роли доноров метила.
Расскажите о возможностях технологии создания искусственных многослойных ячеистых листов.
Проработав 4 года в науке и руководя проектом по изучению стволовых клеток печени при гепатокарциноме человека, я постепенно стал больше работать в области регенеративной медицины и промышленности, руководя проектами, связанными со стволовыми клетками, между LA BioMed (Торранс, Калифорния), CellSeed, Inc. (Токио, Япония) и Emmaus Medical, Inc. (Торранс, Калифорния). Мне повезло встретить доктора Ю. Нихара. Он искал эксперта в области клеточной биологии и стволовых клеток для работы над инновационным и сложным проектом, основанным на новой технологии: инженерии клеточных листов с использованием взрослых стволовых клеток.
Основной проект заключался в разработке клеточных листов для замены поврежденных роговиц в случае дефицита лимбальных стволовых клеток (LSCD). LSCD вызван генетическими заболеваниями, воспалением или химическими травмами. Обычно пациентов с дефицитом лимбальных стволовых клеток можно лечить с помощью роговицы их другой здоровой роговицы, но этот подход может вызвать развитие дефицита лимбальных стволовых клеток в здоровой роговице. Альтернативой является использование роговицы от трупов, но в этом случае возможен риск отторжения, и требуется длительное лечение отторжения (с помощью так называемых иммунодепрессантов), которое может быть вредным, в дополнение к низкой доступности доноров.
Чтобы преодолеть эти медицинские проблемы, была открыта новая методология, основанная на инженерии клеточных листов с использованием ваших собственных стволовых клеток. Мы использовали эпителиальные клетки-предшественники слизистой оболочки полости рта, которые способны создавать многослойный лист клеток для аутотрансплантации. Эти клеточные листы могут быть привиты пациентам с дефицитом одно- или двусторонних лимбальных стволовых клеток. Клеточный лист получали с использованием эпителиальных клеток слизистой оболочки полости рта пациента для аутотрансплантации.
Используя взрослые эпителиальные недифференцированные клетки-предшественники слизистой оболочки полости рта, я смог создать многослойные клеточные слои, которые похожи на эпителий роговицы.
Лабораторные исследования показали, что эти листы аутологичных клеток способны регенерировать поврежденную роговицу после их трансплантации на поврежденную роговицу.
Можно ли использовать технологию клеточного листа для лечения других заболеваний?
Безусловно, но для лечения других заболеваний необходимо тщательно выбирать тип клеток, которые вы хотите использовать. Их выбор зависит от целевых органов. Например, для лечения роговицы, которая представляет собой эпителий, лучшим типом клеток для использования являются эпителиальные недифференциорованные клетки-предшественники, которые являются предшественниками эпителия.
Конечно, эти эпителиальные клетки-предшественники могут быть использованы для восстановления другого эпителия, такого как кожа или пищевод, которые похожи по структуре. Удивительным примером, который может вдохновить новое поколение ученых в области регенеративной медицины, является недавняя публикация, в которой весь эпидермис ребенка был восстановлен с использованием эпителиальных клеток и генетически модифицирован для лечения генетических заболеваний..
Другим примером является использование мышечных стволовых клеток, присутствующих на скелетных мышцах. После выделения мышечных стволовых клеток их можно выращивать в лабороторных условиях для создания клеточных листов. Ранние клинические исследования были выполнены на пациентах с сердечной недостаточностью. Листы мышечных клеток было наложены непосредственно на поврежденную область сердца для улучшения его функциональной активности. Первоначальные исследования на людях доказали, что эти клеточные листы могут помочь сердцу восстановить его функцию, но все еще необходима дополнительная работа.
Это лишь несколько примеров заболеваний органов, которые можно лечить клеточными листами, таких как пищевод, желудок, уши, сетчатка, поврежденный хрящ и т. д. Таким образом, если это возможно, то всегда лучше использовать стволовые клетки, расположенные в поврежденных органах, но это не всегда так. По этой причине я решил создать клеточный лист, используя мезенхимные стволовые клетки взрослого человека, и особенно жировые стволовые клетки, которых много и которые могут дифференцироваться в клетки разных типов.
Какие шаги вы предприняли для создания клеточных листов со стволовыми клетками?
Многие типы стволовых клеток могут быть использованы для создания слоистых клеточных листов, но процесс достижения этой цели очень сложен и точен. Кроме того, не каждый тип клетки может создавать многослойные клетки, но я не буду об этом говорить, потому что это может занять слишком много. Однако жировые стволовые клетки привлекли мое внимание по разным причинам. Во-первых, потому что очень легко собирать большое количество жировых стволовых клеток из жира после липосакции. Во-вторых, эти клетки могут изменяться в клетки любого типа, что делает их очень хорошим выбором для клеточной терапии. И, наконец, их вероятность вызвать иммунное отторжение от тела очень низка. Мне удалось спроектировать многослойные клеточные листы, используя человеческие жировые стволовые клетки, которые могут быть пересажены пациентам или дифференцированы в различные типы клеток, как я объясню позже.
Другим важный аспект технологии клеточных листов – это их криоконсервация. Когда клеточные листы готовы, их следует пересадить, потому что их можно рассматривать как живые существа. Основываясь на идее банка спермы, я решил криоконсервировать клеточные листы в жидком азоте. Клеточные листы были выдержаны с криопротекторами, чтобы избежать их повреждения формирующимся льдом в процессе замораживания и для поддержания их структуры. Эта методология позволит создать банк клеточных листов, доступных сразу для нуждающихся пациентов.
Для чего ещё может применяться Ваша технология клеточных листов?
Основываясь на своем опыте в создании клеточных листов и устранении дефицита лимбальных стволовых клеток, я присоединился к Emmaus Medical, Inc., чтобы продолжить разработку методологий и технологий клеточной инженерии для лечения редких заболеваний. Emmaus Medical, Inc. – фармацевтическая компания, основанная д-ром Ю. Нихара, которая разрабатывает средства для лечения редких заболеваний, такие как одобренный препарат для лечения пациентов с серповидноклеточной анемией..
Стволовые клетки являются частью рака, как я обнаружил в постдок-период, но стволовые клетки также можно использовать для лечения заболеваний. За последние 20 лет были огромные инвестиции в исследования стволовых клеток. Мне было интересно использовать взрослые мезенхимные стволовые клетки для лечения редких болезней, и особенно стволовые клетки жирового происхождения. Мой интерес к мезенхимным взрослым стволовым клеткам возрос, потому что они способны превращаться в клетки любого типа, такие как нейроны, мышечные клетки, эпителиальные клетки и многие другие.
Это свойство дает им возможность для лечения широкого спектра заболеваний. Мне удалось создать многослойных клеточные листы, используя жировые стволовые клетки, а также создать листы клеток адипоцитов (потенциальное применение: реконструкция соеднительных тканей), листы клеток остеобластов (потенциальное применение: восстановление костей) и слои клеток хондроцитов (потенциальное применение: замена хряща). Листы стволовых клеток, полученные из жировой ткани, можно собирать и пересаживать на любые поврежденные органы без наложения швов, что должно улучшить результаты лечения. Различные исследования, проведенные в лабораториях, показали преимущество пересадки цельноклеточных листов в определенные области по сравнению с инъекцией изолированных клеток в организм. Действительно, инъецированные изолированные клетки могут эктопически мигрировать в организме и быстро погибать, в то время как листы пересаженных клеток помещаются непосредственно на поврежденные органы,что обеспечивает более длительное время выживания.
Кроме того, жировые стволовые клетки могут быть легко выделены из жира в больших количествах. Прежде всего, эти клетки не вызывают отторжения из-за иммунной несовместимости, как в случае пересадки органов. Кроме того, моя недавняя работа по созданию клеточных листов человека с использованием стволовых клеток жировой ткани позволила получить патент. Разработка листа жировых клеток была большим достижением, которое открывает широкие возможности в области терапии стволовыми клетками и регенеративной медицины.. Дальнейшие исследования помогут узнать, как дифференцированные клеточные листы могут улучшить функцию поврежденных органов.
Когда технология клеточных листов станет доступной для лечения пациентов?
Это сложный вопрос, и ответ будет отличаться в зависимости от типа клеточного листа и заболевания. Даже если прогресс в области знаний и применения клеточных листов увеличивается, мы должны помнить, что мы находимся на заре этой области исследований. По сравнению с тестированием и использованием лекарств, национальные агентства (например, США: Управление по контролю за продуктами и лекарствами; Европейский союз: Европейское медицинское агентство, Япония: Агентство по фармацевтике и медицинскому оборудованию) не имеют достаточного опыта и знаний для оценки рискалечение стволовыми клетками для пациентов. Если мы используем разработку препарата в качестве эталона, то с момента подтверждения концепции до окончательного утверждения и маркетинга препарата, в среднем проходит 12 лет.
Кроме того, только 0,02% разработанных лекарств одобрено для маркетинга, что является очень низким процентом. Что касается клеточной терапии, ответить на нее еще труднее, потому что, как я уже говорил, у нас недостаточно опыта в этой области. Примером является развитие клеточной терапии для лечения слепоты, прошло 25 лет, прежде чем она была одобрена в Европе. (https://www.nature.com/news/behind-the-scenes-of-the-world-s-first-commercial-stem-cell-therapy-1.17022). Эта временная шкала кажется очень длинной, но главная задача агентств – обеспечить безопасность пациентов, которых лечат клетками, такими как клеточный лист. Немногие одобренные методы клеточной терапии используются в мире для лечения пациентов, и они вселяют большие надежды на лечение пациентов в ближайшем будущем.
Комментарий научного редактора: ввиду начала столь обширной технологии в настоящее время идёт разработка терминологического норматива.
Интервью: Иван Степанян
