Новый препарат стимулирует регенерацию, что приводит к более быстрому росту и исцелению поврежденных тканей

Идея звучит, как в научной фантастике: принимаешь таблетку – и, вдруг, вырастают новые ткани, чтобы заменить поврежденные.

Исследователи из Case Western Reserve и Юго-западного медицинского центра Техасского университета на этой неделе объявили, что они совершили значительные шаги к тому, чтобы сделать эту невероятную идею яркой реальностью.

В исследовании, опубликованном 12 июня 2015 года в журнале Science, они подробно описали, как новый препарат восстанавливает повреждения толстой кишки, печени и костного мозга на животных моделях – даже достигли того, что спасли жизнь мышей, которые в иных случаях умирали при модели трансплантации костного мозга.

«Мы очень рады, — сказал Сэнфорд Марковиц, доктор медицинских наук, профессор в университетской школе медицины и онколог в онкологическом центре Сейдмана в Университетском госпитале.

– Мы разработали препарат, который действует как витамин для стволовых клеток тканей, стимулируя их способность восстанавливать ткани более быстро. Средство исцеляет повреждения в разных тканях, что говорит нам о том, что оно может применяться в лечении многих болезней».

Ученые, сотрудничающие в этой работе, следующим шагом надеются разработать препарат – теперь известный как «SW033291» – для использования у больных людей.

Из-за областей, в которых был достигнут первоначальный успех, они сначала сосредоточатся на пациентах после пересадки костного мозга, больных с язвенным колитом и людях после операций на печени. Цель во всех этих случаях одна и та же: резко увеличить шансы на более быстрое и успешное выздоровление.

Ключом к потенциалу препарата является молекула, вырабатываемая организмом, известная как простагландин Е2 (или PGE2). Хорошо известно, что PGE2 поддерживает пролиферацию стволовых клеток многих типов тканей.

Марковиц и профессор Университета Кентукки Син-Сюн Таи ранее продемонстрировали, что ген 15-гидроксипростагландиндегидрогеназы (15-PGDH), обнаруженный у всех людей, ухудшает и снижает количество PGE2 в организме.

Доктор Марковиц и его коллега из Юго-западного Техасского университета Джеймс К.В. Уиллсон предположили, что подавление 15-PGDH может повысить уровень PGE2 в тканях.

При этом, это будет стимулировать и ускорять исцеление тканей. Когда эксперименты на генетически измененных мышах с отсутствием 15-PGDH доказали их правоту, ученые начали поиски способа деактивировать 15-PGDH на краткосрочной основе.

Предварительная работа началась в пробирках. Йонгуо Чжан, доктор философии, научный сотрудник в лаборатории доктора Марковица и ведущий автор исследования, разработал тест, в котором клетки светились, если в них изменялись уровни 15-PGDH.

Затем Чжан и исследователи из Юго-западного Техасского университета Брюс Познер и Джозеф Риди совместно изучили в библиотеке 230 000 различных химических веществ. В конечном счете, они обнаружили одно вещество, которое инактивировало 15-PGDH.

«Соединение SW033291 действует невероятно сильно, — говорит доктор Марковиц. – Оно может инактивировать 15-PGDH при добавлении одной части к 10 миллиардам в реакционной смеси, что значит, что оно, возможно, сможет работать в качестве лекарственного средства».

Серия экспериментов показала, что SW033291 может инактивировать 15-PGDH в пробирке и внутри клетки, и, что самое главное, при введении в животные модели. Третье открытие пришло в сотрудничестве между доктором Марковицем и Стэнтоном Л.

Герсоном, доктором медицинских наук, руководителем Case Comprehensive Cancer Center, Онкологического центра Сейдмана и Национального центра регенеративной медицины, а также с Асой и Патрисией Шиверик, профессором гематологической онкологии.

Научный сотрудник Case Western Reserve Амар Десаи работал в лабораториях доктора Марковица и доктора Герсона для определения влияния SW033291 на мышей, которые получили летальную дозу радиационного излучения, а затем им провели частичную пересадку костного мозга. Без SW033291 животные погибли, а с ним – они выздоравливали.

После этого, более детальные исследования показали, что введение SW033291 мышам восстанавливало нормальное количество клеток крови на 6 дней быстрее, чем это происходило у мышей после трансплантации костного мозга без введения SW033291.

Кроме того, мыши, которым вводили SW033291, показали более быстрое восстановление нейтрофилов, тромбоцитов и эритроцитов. Нейтрофилы борются с инфекциями, тромбоциты предупреждают кровотечения, а эритроциты доставляют кислород по всему организму.

Кроме того, работа Десаи показала, что, когда SW033291 повышает уровень PGE2 в костном мозге, организм также начинает вырабатывать другие материалы, необходимые для жизнедеятельности стволовых клеток костного мозга.

И, наконец, эти преимущества не сопровождались никакими побочными эффектами, даже если SW033291 вводили в гораздо больших дозах, чем нужно для подавления 15-PGDH.

Когда исследователи проводили лечение мышей с другими заболеваниями, препарат SW033291 вновь ускорил восстановление тканей. Например, ученые совместно с Фабио Коминелли, доктором медицинских наук, руководитель отделения гастроэнтерологии и болезней печени, изучили мышиную модель язвенного колита.

SW033291 исцелил практически все язвы в толстой кишке мышей и предотвратил симптомы колита. У мышей, у которых две третьих печени были удалены хирургически, SW033291 примерно в два раза ускорил рост новой печени, в сравнении с регенерацией без препарата.

Из-за того, что костный мозг, толстая кишка и печень – совершенно разные ткани, исследователи считают, что механизм, которым SW033291 ускоряет регенерацию тканей, может работать при лечении болезней многих других тканей в организме. Однако, следующие этапы исследования будут сосредоточены на трех заболеваниях, при которых SW033291 уже показал значительное улучшение.

Например, при пересадке костного мозга влияние SW033291 на ускорение роста тканей может обеспечить организму клетки, которые необходимы для борьбы с двумя наиболее распространенными и иногда смертельными осложнениями – инфекцией и кровотечением.

Для пациентов, страдающих от колита, ускорение роста тканей может быстрее исцелить язвы толстой кишки, что позволит пациентам принимать более низкие дозы других лекарственных средств для лечения колита, некоторые из которых имеют серьезные побочные эффекты.

Наконец, рост тканей может повысить выживаемость пациентов с раком печени; в некоторых случаях, сегодня, врачи не могут провести операцию из-за того, что количество печени, которое надо удалить, может быть очень большим, а это представляет серьезный риск для пациента. Но наличие препарата, ускоряющего рост новой печени, может сделать операцию возможной.

Следующим шагом ученых будет завершить исследования, показывающие безопасность применения соединений, родственных с SW033291, у более крупных животных, что необходимо для одобрения проведения испытаний на людях.

Если препараты докажут безопасность и эффективность в этих клинических испытаниях, они смогут стать доступными для общего использования врачами. Исследователи надеются на сотрудничество с фармацевтическими компаниями, чтобы начать испытания у людей в течение трех лет.