«Искусственная кожа»

Ученые Красноярского государственного медицинского университета разработали уникальный биоматериал, в обиходе получивший название «искусственная кожа». При ее пересадке в человеческий организм становится возможным высококосметическое заживление ожогов, успешное лечение травм спинного мозга. Пока такие операции проводятся на экспериментальных животных, но скоро их можно будет делать и человеку. Сегодня ученые работают над получением продукта, способного при имплантации в спинной мозг восстанавливать двигательную активность людей, прикованных к инвалидному креслу. Об уникальных свойствах «искусственной кожи» рассказывает один из авторов проекта, доктор медицинских наук, профессор Красноярского государственного медицинского университета Игорь Большаков.

— Почему вы назвали новый материал «искусственной кожей»? Что она из себя представляет?

— «Искусственная кожа» — это термин, который понятен населению. На самом деле это биоматериал, представляющий собой биополимерную матрицу, созданную из природных полимеров, синтезируемых различными растительными и животными организмами. В частности, это полисахаридные полимеры, которые не содержат белков, но являются строительной основой для соединительной ткани всех органов, в том числе и кожи.

При пересадке этого материала в человеческий организм практически нет осложнений, что объясняется отсутствием в нем чужеродных белковых структур, способных активизировать отторжение . 

Проще говоря, полисахаридные полимеры рассасываются при нанесении, например, на раневую поверхность. При этом продукты рассасывания — это строительный материал для соединительной ткани. Он очень быстро перемещается в тканях, в зависимости от первоначальной величины молекул, составляющих продукт, доставляя адресно привязанные к продукту химическим путем лекарственные средства или молекулы для строительства ткани, восстанавливая погибшие или отсутствующие компоненты.

— Человеческий организм готов принять этот материал? Возможны ли осложнения после операций по пересадке «искусственной кожи»?

— Абсолютно готов. Этот материал не вызывает аллергических реакций, он высокобиосовместим и не отторгается организмом. Он биодеградирует под действием ферментной системы человека. И отдельные кирпичики этого материала включаются в построение новой ткани человека. У него нулевая токсичность, продукт не вызывает никаких побочных эффектов.

Кроме того, он обладает обезболивающим эффектом, поскольку собственно сам полимер хитозан, входящий в состав раневого покрытия, способен точно блокировать болевые рецепторы на поверхности клетки, существенно снижая болевой импульс, посылаемый обожженной тканью в центральную нервную систему.  

Кроме того, отдельные изделия медицинского назначения, входящие в класс «Коллахит», содержат официнальные анестетики, способные достигать быстрого обезболивания в ожоговой ране.

При пересадке этого покрытия в человеческий организм не допускаются вторичные инфекции или суперинфекции при потерях кожного покрова, потому что хитозан, входящий в состав этой матрицы, обладает антимикробными свойствами.

Известно, что при ожогах, особенно обширных, происходит потеря плазмы крови — это очень серьезное осложнение, приводящее к истощению пострадавшего. При обкладывании пациента раневыми покрытиями, потери плазмы нет. Все это сохраняет белково-энергетический баланс и приводит к быстрому заживлению кожных покровов.

— Этот материал сравнивают с губкой...

— Да, потому что первоначальное состояние этого продукта — гель или раствор. На производстве он разливается в специальные контейнеры, подвергается глубокой заморозке и высушивается в состоянии вакуума. Происходит так называемая вакуумная сушка с подогревом гелевых смесей в замороженном состоянии. Это приводит к вспениванию коллаген-хитозанового жидкого коктейля, образуется губка ячеистого строения, напоминаюнающая обычную бытовую губку — паролон. Она запаковывается, а затем стерилизуется, и готова к использованию.

Такую стерильную губку мы наносим на раневую поверхность или вводим в ткани. Например, в задний отдел глаза, костные дефекты-полости в стоматологии, женские половые пути, все зависит от поставленных перед врачом задач. Это многофункциональный продукт, но первоначально продукт предназначался для восстановления кожи.

— Какие заболевания можно будет лечить, используя этот биоматериал?

— Можно создавать имплантаты не только для наружного применения, но и имплантаты, которые будут внедряться в тело человека, в подкожные покровы: в спинной мозг, головной мозг, печень, ткани сердца и так далее. В зависимости от состава матрицы можно лечить многие патологические процессы: зубы и ткани вокруг зубов, глаза, ткани женской половой сферы и др.

В стоматологии это мягкие ткани и дефекты твердых тканей челюстно-лицевой области, главная точка приложения — восстанавление тканей вокруг зубов и в самих зубах. В травматологии — дегенеративные и воспалительные заболевания костей. В офтальмологии возможны имплантации в задний отдел глаза, за сетчатку и сосудистую оболочку при диабетической ретинопатии, центральной макулодистрофии, когда центральное зрение исчезает безвозвратно, открытоугольной глаукоме, частичной атрофии зрительного нерва и самом массовом поражении зрительных функций глаза — прогрессирующей близорукости.

— То есть станет возможным вернуть зрение тем людям, которые утратили его безвозвратно?

— Разработанные нами методы позволяют восстанавливать зрение в зависимости от остаточного. Если мы говорим, что остаточное зрение выше 0,1 %, то есть сохранилась десятая его часть, то восстановить можно вплоть до 100 %. Если ниже 0,01 %, то восстановить зрение будет намного сложнее, но все-таки частично возможно с применением нашего биоматериала. Слепые люди смогут надеяться восстановить зрение до степени различения цветов и ориентировки отдельных предметов. Это повысит качество их жизни.

В акушерстве и гинекологии возможно лечение воспалительных заболеваний и вторичного бесплодия. Речь идет о женщинах, которые не могут забеременеть в результате перенесенных заболеваний воспалительного характера, в том числе заболеваний в хронической форме. Наши продукты позволят это сделать.

— Какими еще новыми свойствами обладает разработанный вами биоматериал?

— У нас есть новые разработки, которые будут развиваться на матрицах «искусственной кожи». На этих губках мы сможем культивировать, дифференцировать и размножать стволовую клетку человека, заставлять ее приобретать те функции, которые нам нужны. Например, функции клеток печени. То есть, сможем вырастить в контейнере не только клеточную массу, но и межклеточное вещество, составляющее в комплексе с клетками ткань печени. Пересадка такой ткани или «губки», начиненной искусственной печеночной массой — это дополнительная помощь при тяжелых заболеваниях печени, например, при циррозах. 

Если мы говорим об инфарктах миокарда, то мы сможем дифференцировать на этих «губках» стволовую клетку в кардиомиоциты — мышечные клетки сердца и получать продукт, который будет содержать родные кардиомиоциты человека, погибшие при инфаркте. Пересадка такого имплантата в область инфаркта предполагает исключение погибшего участка сердца из его состава и замену его здоровым фрагментом сердечной мышцы.

— То есть на основе «искусственной кожи» можно получить клетки любых человеческих органов?

— Да. Если, например, если мы касаемся проблемы спинальной травмы, то мы научились дифференцировать стволовую клетку на губках в нейроны, астроциты и олигодендроциты, которые составляют основу мозговой ткани. Свойства полимера хитозана и других полисахаридов стимулировать факторы роста приводят к массовому образованию новых микрососудов в ткани. Становится понятным, почему при контакте этих полимеров с мозговой тканью происходит быстрое восстановление у животных функций спинного мозга, в частности моторной и чувствительной сфер. Например, нижние конечности у животных после пересадки в поврежденный спинной мозг начинают получать двигательные сигналы уже через 3 недели после пересадки. 

Сегодня ведется работа с использованием материальных и людских ресурсов ряда медицинских учреждений практического здравоохранения в России. В решение этой проблемы начинают вовлекаться бизнес-структуры, принимающие решения по осуществлению инвестиций в этот проект, совместно с федеральными учреждениями, понимающими важность решения этой социальной проблемы. Мы надеемся, что в скором времени после тщательных научных экспериментов и стадии доклинических испытаний в аккредитованных Росздравнадзором учреждениях будет получено право имплантировать готовый продукт в поврежденный спинной мозг людям, которым на сегодняшний день никто помочь не может.

В России около 40 тысяч пациентов, которым нужна такая трансплантация. Отдельные подобные операции на людях-добровольцах проводят в США, Швейцарии, Канаде, Китае. Пострадавшие получают трансплантацию в спинной мозг чистой клеточной массы предшественников человеческих нейрональных клеток. Эти исследования имеют пока короткую историю. Весь мир работает над этой проблемой.

Мы надеемся, что матрица, позволяющая вернуть утраченные функции животным, позволит сделать то же самое для человека. Во всяком случае, выращивание печени — это более трудная  задача, чем выращивание мозговой ткани. Мы знаем это и надеемся, что через два-три года сможем оказывать помощь людям, которые прикованы к инвалидному креслу.

— Сколько будет стоить такой трансплантат? 

— Цена будет складываться из стоимости научно-исследовательских работ, доклинических и клинических испытаний, реализации производственной сметной документации, стоимости нематериальных активов, издержек производства, закупочных цен расходуемых материалов от поставщиков, схемы логистики и ряда других факторов. Другими словами, о точной стоимости продукта говорить еще слишком рано.

Однако прежде чем произойдет такая трансплантация в спинной мозг человеку, надо пройти тяжкий путь правовых ограничений, путь установленной законом регистрации, лицензирования новых продуктов, необходимо получить официальное разрешение на производство. 

Я, как разработчик этих продуктов, понимаю, что этот процесс не лишен драматизма. Предприятие, которое разрабатывает в настоящий момент такие матрицы, — ООО «Биоимплант» (г. Красноярск) совместно с ООО «Медицинская компания «Коллахит» (г. Железногорск Красноярского края). Отсутствие в настоящее время специализированной лаборатории клеточных технологий, позволяющей не только выделять, идентифицировать и культивировать стволовую клетку, но и дифференцировать ее в необходимую клеточную массу, диктует задачу включения в этот процесс мощностей других регионов в РФ, например Нижнего Новгорода, Москвы, Иркутска, Новосибирска, Томска. Цель должна быть одна — получить продукт, остро востребованный практическим здравоохранением.  

— Аналогичные разработки существуют или вас можно называть пионерами в этом направлении?

— Мы стоим сегодня на плечах предшественников. Нельзя сказать, что мы с нуля разработали нашу биоматрицу. Предшественниками в этой области являются ученые Москвы, а именно Институт хирургии имени А.В. Вишневского и научно-производственное предприятие «Эрлон». В свое время был утрачен приоритет на первичное изобретение. Мы запатентовали другое решение, но очень близкое к разработке москвичей, и сегодня пытаемся вывести на рынок уже следующее поколение номенклатуры продуктов, способных нести биоинженерную функцию при восстановлении утраченных тканей человека. 

Другими словами, мы модифицировали существующие коллаген-хитозановые покрытия, включили сюда компоненты для построения тканей человека, ростовые факторы, которые позволяют размножаться клеткам кожи, нервной системы, печени, сердца и др. Подготовили почву для того, чтобы создать эпидермальный эквивалент кожи, очень близкий по своей биологической совместимости к адресному пациенту.

Например, если нужна будет кожа обожженному А. Иванову, мы сможем получить и предоставить этому пациенту кожу, подходящую для него. Сегодня мы создаем условия для культивирования стволовой клетки и дифференцировки ее в клетки пациента. Эта кожа не будет испытывать иммунологической нагрузки со стороны пациента, а следовательно, есть все основания рассчитывать на ее полное приживление. Таким образом, на обожженную поверхность пациента будут трансплантироваться специализированные коллаген-хитозановые покрытия, рассчитанные на закрытие обширной ожоговой травмы.

— Где будет организовано производство «искусственной кожи»?

— Мы рассчитываем, что в ЗАТО Железногорск будет работать крупное предприятие федерального значения «Раневые покрытия». Это будет предприятие большого формата, по аналогии с федеральным кардиохирургическим центром. Его площадь составит около 5 тысяч квадратных метров.

Строительство рассчитано на 15 месяцев. После выхода на проектную мощность ежегодно здесь будет производиться несколько десятков миллионов раневых покрытий. Это закроет только 17 % потребности российского рынка. При выходе на полную мощность Красноярский край и г. Железногорск получат налоговые отчисления в бюджет в сумме около 3 млрд рублей.

Красноярский медицинский университет им. В.Ф. Войно-Ясенецкого рассчитывает непосредственно участвовать в работе этого предприятия не только в качестве научной базы, но и в качестве полноценного партнера. А это весомый вклад не только в краевое здравоохранение, но и хорошие финансовые поступления в вуз. Это повысит его конкурентоспособность перед другими учреждениями, станут возможными серьезные научные исследования в этом направлении.

В настоящее время малое предприятие в г. Железногорске уже создано, но нет крупного производства. Производство занято выпуском продуктов, разработанных нашими учеными. Дистрибьюторские компании занимаются их продвижением на рынок России и стран Ближнего Зарубежья. 

Современная линейка номенклатуры продуктов представлена семью изделиями медицинского назначения. Один из них, под коммерческим названием «Коллахит», поставляется в российские регионы для оказания экстренной помощи при ожоговой травме, тяжелых гнойно-воспалительных поражениях кожи.

— А в Красноярском крае нет спроса?

— Удивительно, но в Красноярском крае наш материал знают меньше, чем в Москве или Челябинске, Владимире или Нижнем Новгороде, часть продукции уходит в Молдову, часть — на Украину и в Белоруссию. Рассчитываем на увеличение поставок в страны Средней Азии. Нашими продуктами интересуется индийское правительство.

Как только производство в Железногорске получит статутс GMP-предприятия, то есть будет соответствовать мировым требованиям, нашу продукцию будут закупать в большем числе стран. Особенно это относится противоожоговым покрытиям. 

— Кто является инвестором проекта? Какая сумма необходима для его реализации? 

— Действительно, наша задача сегодня найти инвесторов. Мы полагаем, что инвестиции в науку — благородная задача. Тем более эти деньги помогут пациентам с тяжелой позвоночно-спинальной травмой встать на ноги. Более того, инвестор сможет поучаствовать в развитии предприятия, иметь акции, участвовать в большом проекте, в который, как мы предполагаем, в перспективе включится и команда Анатолия Чубайса.  

Мы полагаем, что ОАО «Роснанотех» инвестирует в проект, когда будет создана крупная производственная площадка, получен конечный продукт. Пока ученые имеют в руках опытные образцы. 

Для того чтобы получить конечный продукт нужны в общем-то небольшие инвестиции — порядка 5–6 млн рублей, при условии использования уже готовых мощностей лабораторий и малых предприятий. Для частных инвесторов это не проблема. 

Понятно, с другой стороны, что для представителей бизнес-класса вложение средств в инновационный бизнес — это риск. Благотворительность при этом не рассматривается, и, возможно, это правильно. Главный аргумент для инвестора — тщательный рассчет. Поэтому научные разработки идут параллельно с построением механизмов коммерциализации конечного продукта. 

Предполагается, что в перспективе наш биоматериал будет приобретаться во всех лечебных учреждениях, которые оказывают высокоспециализированную медицинскую помощь. Особенно в тех, где на высоком уровне находится нейрореабилитационный центр.  

На первый взгляд перед нами фантастическая задача — поставить на ноги людей, которые сегодня прикованы к инвалидному креслу. Надежда умирает последней, во всяком случае мы на это рассчитываем.

Интервью подготовила Нонна Гончаренко.