Ганс Клеверс, биомедик: «Если бы у меня был рак толстой кишки, я мог бы вырастить собственную опухоль, протестировать ее с помощью лекарств и посмотреть, какое из них ее устранит».

Разработка некоторых лекарственных препаратов претерпела изменения в этом десятилетии. До сих пор доклинические испытания основывались преимущественно на двумерных клеточных культурах и животных моделях, которые часто не могли точно воспроизвести биологию человека. С 2023 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) не требует проведения испытаний на животных, отчасти благодаря органоидам , которые профессор Ханс Клеверс (Эйндховен, Нидерланды, 68 лет), профессор молекулярной генетики Утрехтского университета, исследует с начала века. На прошлой неделе ему была вручена премия ABARCA, Международная премия доктора Хуана Абарки в области медицинских наук. Он встретился с газетой EL PAÍS в отеле в центре Мадрида.

Вопрос. Давайте начнём с основ: что такое органоид?

Ответ: Как следует из названия, это нечто, напоминающее орган. Они очень маленькие. Мы создаём их из стволовых клеток в чашке Петри. Они постоянно растут, делятся на небольшие фрагменты, снова растут, снова делятся и воспроизводят ключевые функции и характеристики органа. Например, если я извлечу стволовые клетки из печени, я создам органоид печени с основными функциями печени. Если бы это было лёгкое, оно выполняло бы функции лёгкого.

В. Как они создаются?

Р. Мы помещаем стволовые клетки в нужную среду , где они чувствуют себя комфортно и начинают полноценно развиваться. Для каждой ткани нам обычно требуется три-четыре дополнительных компонента. Например, для ткани предстательной железы нам нужно добавить тестостерон. Для ткани молочной железы — эстроген. Как только вы это поймёте, всё станет просто: вы берёте ткань, разрезаете её на небольшие кусочки, помещаете в гель, чтобы он принял трёхмерную форму, а затем добавляете факторы роста, и так создаётся органоид.

В. Вы работаете с органоидами всех органов?

Р. Да, изначально мы обнаружили их в кишечнике, где слизистая оболочка кишечника самообновляется быстрее всего. Каждую неделю вся внутренняя часть кишечника заменяется стволовыми клетками. Мы обнаружили, что они очень особенные из-за своей гиперактивности. Это побудило нас попытаться культивировать их, и именно так мы создали мини-кишечники, кишечные органоиды. Затем мы поняли, что, на самом деле, то же самое можно сделать с любым органом, немного поэкспериментировав с условиями. Есть некоторые органы, которые мы не можем культивировать, например, мозг, сердечную мышцу, сетчатку и заднюю часть глаза, потому что в этих тканях отсутствуют стволовые клетки.

В. Многие этапы разработки лекарств, использующие другие платформы, животных и клеточные линии, можно заменить этими моделями человеческих органоидов. Может ли это означать конец экспериментов на животных ?

Р.: Так думают некоторые. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) предложило прекратить их использование в Соединённых Штатах, заявив, что в течение пяти лет нам больше не будет разрешено использовать животных для разработки препаратов с большими молекулами, которые составляют примерно половину всех лекарств. Я считаю это излишне оптимистичным. Более того, сила органоидов, но также и их слабость, заключается в их простоте.

В. Взаимодействие невозможно проверить во всем организме.

Р. Именно. Если лекарство должно всасываться в кишечнике, достигать печени, модифицироваться, а затем достигать мозга и оказывать своё действие, как это смоделировать? С помощью трёх органоидов? Но как они связаны? Удивительные и неожиданные эффекты лекарств часто возникают в органах, которые ранее никогда не наблюдались. Я думаю, что органоиды могут помочь нам сделать исследования более точечными и безопасными, но сомневаюсь, что мы когда-либо полностью избавимся от животных.

В. Существуют ли заболевания, в лечении которых эта технология обещает быть особенно перспективной?

Р. Да, рак. В настоящее время проводятся многочисленные исследования, позволяющие нам брать здоровую ткань легких, печени или кишечника и с помощью CRISPR преобразовывать ее в раковую ткань. Органоиды могут быть созданы из опухолей — практически из любой опухоли человека. С их помощью мы можем тестировать лекарства и использовать их для персонализированной медицины. Если бы у меня был рак толстой кишки, я мог бы вырастить свою собственную опухоль, протестировать ее с различными противораковыми препаратами и посмотреть, какой из них устраняет опухолевые клетки. Мы также используем это при муковисцидозе . Мы используем это в Нидерландах уже около 10 лет. Мы создали органоиды, и если они хорошо реагировали, пациента можно было лечить. Это был простой процесс: если органоид показывал, что он будет работать, он работал у пациента.

В. Используется ли он обычно при этом заболевании?

Р. Да. В Нидерландах проживает около 18 миллионов человек, что составляет примерно треть населения Испании. У нас 1500 пациентов с муковисцидозом, и ежегодно рождается 50 новых случаев. Так что цифры очень невелики. И лечение проводится всего в нескольких центрах, где врачи обладают высокой специализацией и разбираются в органоидах. Поэтому всё было довольно просто, потому что мы могли делать всё вручную. То же самое можно сделать и с раком. Сегодня этот процесс выполняется вручную высококвалифицированным персоналом и может занять от четырёх до шести недель. Несколько компаний разрабатывают аппараты и инструменты, позволяющие проводить процедуру гораздо быстрее, в небольших масштабах и всего несколькими нажатиями кнопок, чтобы любой лаборант мог использовать их в стандартной лаборатории. Разница в том, что для муковисцидоза не было альтернатив. Это было простым решением для регулирующих органов. Но для рака уже существует множество действительно хороших методов лечения. Поэтому, если вы предлагаете лучший метод лечения, вы должны его валидировать. И это также должно быть одобрено FDA, EMA (Европейским агентством по лекарственным средствам) и врачами. Так что это требует большой работы. Это непрерывный процесс, но гораздо более медленный.

В. Какие виды рака могут принести наибольшую пользу от этой технологии?

A. Наиболее распространённые виды рака — рак лёгких, молочной железы и толстой кишки. Ведутся исследования органоидов для лечения всех этих видов рака, а также рака печени и желудка.

В. Чего не хватает, чтобы это стало реальностью в больничной практике?

О: Если вы не реагируете ни на первую линию лечения, ни на вторую или третью, у врача обычно есть возможность начать использовать другие методы. В таких случаях могут быть использованы органоиды.

В. Думаете ли вы, что это произойдет в ближайшем будущем?

Р. Да, но нам нужны машины, которые разрабатывают несколько компаний. С их помощью можно создавать органоиды и вводить в них лекарства. Например, при раке толстой кишки пациенту можно назначить, пожалуй, восемь препаратов. По сути, машина возьмёт ткань пациента, превратит её в органоиды, проведёт их тестирование с этими препаратами и выдаст результат.

В. При детском раке, когда вариантов лечения меньше , это может быть очень полезным.

Р. Да, есть очень редкие виды рака; иногда регистрируется всего один случай в год на всю страну. Поэтому теперь все они попадают в один центр. Мы создаём органоиды и можем учиться на них, поскольку из-за их редкости мы не знаем подходящего лечения для таких пациентов. И, как правило, это смертельные опухоли, которые опустошают маленьких детей, страдающих от них. Именно поэтому мы используем органоиды, чтобы вдохновлять врачей. Есть препараты, которые невозможно испытывать на детях, потому что их очень мало, но их можно испытывать на органоидах.

В: Есть ли что-то из того, что вы исследуете, что вас особенно воодушевляет?

Р. В нашей детской онкологической больнице мы создаём биобанки очень редких опухолей, для которых мы, по сути, не знаем, какое лечение назначать этим пациентам. Таким образом, у нас будет 10 случаев одного конкретного заболевания и 10 случаев другого, накопленных за несколько лет. А затем мы сможем начать проводить испытания. Ведь существуют сотни противораковых препаратов, которые никогда не тестировались на этих детях, но их можно протестировать на органоидах. Мне очень интересно понять эти редкие детские виды рака , как они возникают и что с ними можно сделать.

Мы также активно работаем с клетками кишечника. Препарат «Оземпик» основан на гормоне, вырабатываемом высокоспециализированным типом клеток, но в кишечнике вырабатывается ещё около 20 гормонов. Когда мы едим, эти гормоны начинают секретироваться, подавляя чувство голода, и высвобождается инсулин. Этот процесс ранее не изучался досконально. Сейчас мы работаем с органоидами, и, возможно, через несколько лет у нас будет гораздо более точное понимание, которое позволит нам создавать более точные препараты. Мы также добились значительного прогресса в лечении инфекционных заболеваний.

В. Например?

Р. Интересный случай — COVID-19. Через два месяца после его появления в Европе мы продемонстрировали, что он поражает не только лёгкие, но и кишечник, благодаря гормональной терапии, благодаря человеческим органоидам, которые мы использовали. Затем люди начали говорить о гидроксихлорохине, который работал на стандартных клеточных линиях в вирусологических лабораториях. Именно поэтому он стал таким популярным. Но он не работает на пациентах. И он не работает на органоидах. Так что, если бы вирусологические лаборатории проанализировали органоиды, мы могли бы сказать: «Нет, это никогда не сработает».

В. Могут ли эксперименты с вирусами животных, которые могут передаваться человеку, помочь предотвратить новую пандемию?

A. Многие вирусы происходят от летучих мышей. Мы можем создавать органоиды летучих мышей и экспериментировать с ними, но правительства боятся делать это из-за возможных ошибок и случайного попадания вирусов на людей.