Персонализированная медицина нового поколения: клональная реконституция гемопоэза и CHIP-основанная

Известно, что с возрастом и выходом на заслуженную пенсию большая часть ученых самых различных специальностей из академической науки и производственного сектора не создают чего-то нового в своих научных дисциплинах, а пытаются приложить свои фундаментальные и прикладные знания в математике, физике, молекулярной биологии, генетике и других науках для создания технологий сохранения здоровья и новаторского лечения человека. Они пытаются в финале своей жизни дать человечеству и миллионам больных людей в мире что-нибудь, на их взгляд, крайне полезное и нужное для сохранения и поддержания их здоровья, опираясь на то, что они сделали в молодом возрасте. Примеров этому по всему миру очень много. Возможно, что на старости лет это бы произошло и с нами! Но все получилось абсолютно наоборот!

Достаточно пожилые люди и ученые самых разных специальностей, написавшие как патент РФ на изобретение, так и 5-ю главу (один из нас физик-теоретик, занимающийся электротехникой, с биологическими интересами и опытом работы с ДНК, другой молекулярный биолог с генетическим уклоном, генно-инженерными способностями и фармацевтическими навыками, а третий врач-невролог с 40-летним стажем, увлекающийся клеточными технологиями, регенеративной медициной, молекулярными аспектами онкологии и аутоиммунных болезней), попытались совершить мозговой штурм, способный обеспечить научный прорыв в здравоохранении и найти свое нестандартное и абсолютно асимметричное решение в области ПМ, в диагностике и лечении неинфекционных БЦ человека. Мы попытались разработать прорывную биомедицинскую технологию геномной балансировки хроматина ГСК, альтернативную геномному редактированию и аллогенной трансплантации костного мозга, и стать пионерами принципиально нового научного направления в современной медицине – персонализированной эпигенетической терапии, реституции (восстановления как до болезни) костного мозга и/или реституции гемопоэтических стволовых клеток.

Саму невероятную идею возможности восстановления до предболезненного состояния (реституции) поврежденной гемопоэтической стволовой клетки (ГСК) 30 лет назад высказал соавтор 5-й главы к. б. н. Михаил Аркадьевич Шурдов, когда он работал научным сотрудником на НПО «Вектор» в г. Новосибирске, занимался изучением структуры ДНК человека и защитил кандидатскую диссертацию на эту тему. В одном из своих альпинистских походов в горах Киргизии, совместно с одним из своих коллег-биологов в традиционном «споре ученых у костра», им был придуман принцип природоподобного восстановления одноцепочечных разрывов ДНК в клетках эукариот путем создания специальных базовых условий (СБУ), в которых клетка способна сама себя реставрировать, если ее обеспечить фрагментами двуцепочечных ДНК (дцДНК) здорового донора и создать ей определенные условия для саногенеза.

В дальнейшем уже в XXI веке этот подход в генотерапии стал называться генной модуляцией. Но еще в 2000-х годах биоматериалом для получения ДНК М. А. Шурдовым была предложена плацента здоровых женщин. М. А. Шурдов потратил много сил, времени (почти 15 лет) и более сотни миллионов рублей собственных финансовых средств для изучения лекарственной субстанции из фрагментированных дцДНК человека. Эти полученные данные позволили зарегистрировать ее в Министерстве здравоохранения России как лекарственную субстанцию «Панаген»ТМ. На этом этапе работы неоценимую помощь и всю тяжесть фундаментальных научных исследований взял на себя еще один соавтор этой главы д. б. н. С. С. Богачёв, который вместе с коллективом своих учеников на молекулярном уровне доказал физическую возможность реставрации гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) и опубликовал в десятках статей в отечественных и зарубежных научных рецензируемых журналах результаты генетического и молекулярно-биологического изучения восстановления поврежденных ДНК при создании специальных базовых условий (СБУ). С. С. Богачёв и М. А. Шурдов сформулировали и опубликовали в открытой научной печати еще в 2008 году концепцию «искусственной рекомбинагенной ситуации» в ГСК, когда возможно проведение гомологичной рекомбинации (равнозначной замены) участков поврежденной ДНК в стволовых клетках (СК) человека на дцДНК здорового донора. Они детально описали весь сложный молекулярно-биологический механизм и условия управления этим научным феноменом и показалии его натуральность, ункальность и физиологичность (Лихачёва А. С., Рогачёв В. А., Николин В. П. с соавт., 2008; Лихачёва А. С., Шурдов М. А.,Богачёв С. С., 2008). В своих исследованиях они доказали, что сама Природа или Господь Бог давно создали этот физиологичный внутриклеточный саногенетический механизм реставрации повреждений ДНК в хроматине стволовых клеток путем интернализации (поглощения) двуцепочечных РНК (дцРНК) и дцДНК в цитоплазму и в ядро стволовых клеток (СК) из плазмы крови или из межтканевой жидкости. В январе 2024 года в Бразилии вышла статья, обобщающая эти фундаментальные исследования (Potter E. A., Dolgova E. V.,, Proskurina A. S. et al., 2024). Но этот механизм не работает на дифференцированных клетках человека и животных, а возможен только в низкодифференцированных клетках типа стволовых клеток. В биологические жидкости дцДНК и дцРНК попадают в результате утилизации всех поврежденных клеток в организме пациента путем постоянного апоптоза (программной клеточной гибели).

Главное научное достижение С. С. Богачёва и М. А. Шурдова заключалось в том, что им удалось «подсмотреть в природе» и записать программные алгоритмы этого внутриклеточного репарационного механизма и на молекулярном уровне научиться им управлять in vitro и in vivo на экспериментальных животных. В 2008 году лекарственная субстанция «Панаген» была изучена на эффективность и безопасность в условиях доклиники и клинических исследованиях, была официально зарегистрирована и получила регистрационное удостоверение Росздравнадзора Министерства здравоохранения Российской Федерации. Это была большая победа разработчиков! Начались серьезные клинические испытания таблетированных форм препарата «Панаген», полученного из одноименной субстанции для лечения рака молочной железы. Многие годы молекулярный биолог и генетик, д. б. н. С. С. Богачёв и его научная группа из Лаборатории индуцированных клеточных процессов Новосибирского НИИ цитологии и генетики СО РАН совместно со специалистами Института клинической иммунологии СО РАН под руководством профессора, д. м. н. Е. Р. Черных изучали возможности и перспективы применения данной лекарственной субстанции на доклиническом этапе и в клинике для лечения рака груди. В клинических испытаниях участвовали больные женщины с раком молочной железы. Был показан уникальный клинический результат. У 52% женщин с III стадией рака, которые принимали препарат, в течение пяти лет, на протяжении трех последовательных химиотерапий, рецидивов не произошло. В той группе пациентов, которые не принимали препарат, но в остальном получали такое же лечение, безрецидивная выживаемость составила только 18%. С. С. Богачёв назвал созданную ими технологию словом «Каранахан»: в переводе с санскрита – «убивающий причину». Как утверждает д. б. н. С. С. Богачёв: «Совершенно божественным путем было установлено и поймано то научное явление, что стволовые клетки различного генеза обладают удивительным свойством – они тащат внутрь себя, проглатывают, захватывают экстраклеточные фрагменты двуцепочечной ДНК и используют их для восстановления молекулярной структуры ГСК». В течение более 20 лет С. С. Богачёвым и его учениками проводились молекулярно-генетические исследования «Панагена» и была показана удивительная особенность этой лекарственной субстанции к реставрации поврежденной ДНК путем коммитирования (терминальной дифференцировки) опухолевой стволовой клетки (ОСК) за счет гомологичной рекомбинации (равнозначной замены) мутантных участков ДНК, выявлена способность замещать их на здоровые фрагменты ДНК, что даже позволило блокировать репродуктивность ОСК. Данная работа в 2020 году была удостоена Государственной премии Президента России, присуждаемой молодым ученым в области науки и инноваций, и ее получили молодые ученые этой группы – ученицы д. б. н. С. С. Богачёва.

С 1996 года и по настоящее время один из авторов монографии, профессор, д. м. н. А. С. Брюховецкий занимался изучением возможности применения СК при нейродегенеративных, нейротравматических и онкологических заболеваниях у человека. Эту работу он выполнял в рамках проектов Министерства обороны России при лечении боевой травмы мозга и опорно-двигательного аппарата у военнослужащих, получивших травму головного и спинного мозга в локальных военных конфликтах. Затем А. С. Брюховецкий, являясь координатором отраслевой научно-исследовательской программы Российской академии медицинских наук «Новые клеточные технологии – медицине», применял ГСК для лечения последствий нейротравмы, нейродегенеративных заболеваний и нейроонкологии с 2000 по 2010 год. В 2005 году им было получено на Клинику «НейроВита» первое в мире регистрационное удостоверение Росздравнадзора Минздрава России на клиническое применение медицинской технологии лечения травматической болезни центральной нервной системы (ЦНС) с использованием гемопоэтических стволовых клеток (ГСК). Более 22 лет его частная клиника применяла эту технологию почти у 20 000 пациентов из 30 стран мира. Главной проблемой, с которой столкнулся профессор А. С. Брюховецкий, была низкая эффективность данной технологии для лечения иммуноассоциированных онкологических, нейродегенеративных и аутоиммунных заболеваний. При этом технология показывала блестящие результаты в ситуациях, когда патологический процесс был полностью остановлен, как, например, при лечении последствий травмы головного и спинного мозга и последствий инсультов. Он оформил совместно с д. б. н., к. м. н. Л. Ю. Гривцовой патент на изобретение РФ, в котором показал, как можно выявить на протеомном уровне клональные повреждения ГСК у пациентов с онкологическими, нейродегенеративными и аутоиммунными заболеваниям. Позже он доказал наличие мутаций генов клональности при большинстве аутоиммунных, нейродегенеративных и онкологических заболеваний и подтвердил наличие при этих заболеваниях клонального гемопоэза с неопределенным потенциалом (СHIP). Профессор А. С. Брюховецкий многие годы искал пертурбогены (лекарственные средства, воздействующие на геном), способные перепрограммировать, модулировать и изменить молекулярно-биологическую эпигенетическую структуру и функциональное состояние поврежденных ГСК. А. С. Брюховецким был разработан целый ряд (более 25) патентов на изобретение РФ по созданию молекулярно нацеленных (таргетных) клеточных препаратов, изменяющих регуляторные функции ГСК. Однако все они не решали проблемы коррекции внутренних мутационных повреждений ДНК в ГСК и ГПК пациентов с иммуноассоциированными БЦ человека.

Когда профессор А. С. Брюховецкий присоединился к уже существующему научному коллективу новосибирских, алтайских и московских ученых, возглавляемых С. С. Богачёвым и М. А. Шурдовым, изучил большую часть открытых научных публикаций и их не опубликованные исследования о молекулярных механизмах «рекомбинагенной ситуации» в гемопоэтической стволовой клетке и увидел биотехнологические возможности реставрации клетки, он предложил партнерам по-новому взглянуть на проделанную ими многолетнюю научную работу и применить их достижения не столько для создания таблеток для лечения рака, сколько для восстановления и реставрации молекулярной структуры и коррекции одноцепочечных разрывов поврежденной аутологичной ГСК больного человека при целом ряде иммуноассоциированных болезней цивилизации, в том числе и рака. Он пришел к парадоксальному выводу, что «ученые создали микроскоп, и вместо того, чтобы изучать микромир, они забивают им гвозди»! По мнению профессора А. С. Брюховецкого, научная идея, принадлежащая С. С. Богачёву и М. А. Шурдову, была просто гениальна, универсальна и имела много научных целей для своего прикладного клинического приложения. Он утверждал, что на самом деле М. А. Шурдов и С. С. Богачёв создали инструмент для лечения и восстановления поврежденного эпигенома кроветворной стволовой клетки и его прямое использование может дать шанс на реставрацию молекулярных повреждений эпигенома ГСК у тысяч пациентов с фатальными болезнями цивилизации, проложить новый путь к лечению старения как болезни. А. С. Брюховецкий предложил рассматривать ГСК как новый высокотехнологичный «биологический клеточный препарат» с заданными свойствами, который можно персонализировать и моделировать как новый актуальный терапевтический вариант при иммуноассоциированных болезнях цивилизации с клональным гемопоэзом.

Всех основных участников этого проекта соединил вместе директор ФГБУ НМИТЦ акушерства, гинекологии и перинатологии им. В. И. Кулакова Минздрава России академик РАН, профессор Г. Т. Сухих, который увидел в этом проекте большое будущее и поддержал ученых словом и делом. Именно он предложил М. А. Шурдову и А. С. Брюховецкому, работая вместе, создать инновационную специализированную клинику персонализированной медицины новой генерации, сегодня имеющую название АО Клинический госпиталь «НейроВита». Он был инициатором создания инновационных научных протоколов адоптивной эпигенетической терапии для лечения иммуноассоциированных аутоиммунных, нейродегенеративных, сердечно-сосудистых и онкологических болезней цивилизации.

В экспериментах С. С. Богачёва и его учеников еще в 2008 году подтвердился научный факт того, что можно реставрировать поврежденную ГСК с использованием фрагментов здоровой дцДНК человека, если создать ей специальные базовые условия и полностью или частично восстановить ее функцию как in vitro, так и in vivo. Авторы пришли к выводу, что эта клеточная технология, выполненная ex vivo (вне организма), позволит «подлечить» поврежденную системообразующую кроветворную стволовую клетку и вернуть ее в организм пациента, чтобы сохранить защитные функции иммунитета. Эти минимальные манипуляции с клонами поврежденных ГСК могут позволить остановить болезнь и ее прогрессирование и обеспечить профилактику и отсутствие рецидива болезни у человека на длительный срок. В 1820 году (в XIX веке) ординарный профессор патологии и терапии Клинического института Императорского Московского университета Матвей Яковлевич Мудров предлагал «лечить не болезнь, а больного». В XXI веке стало очевидно, что новаторские технологии геномной и эпигенетической терапии позволяют лечить не только больного и не только его болезнь, но, что самое важное, лечить его системообразующую стволовую кроветворную клетку, которая способна сама восстановить нормальный надзор и контроль иммунитета над всем организмом и справиться с болезнью самостоятельно.

В настоящее время на молекулярно-биологическом уровне возможно восстанавливать и лечить долгоживущие системообразующие клетки человека и тем самым начать управлять врожденным и приобретенным иммунитетом. Сегодня современные технологии позволяют обнаружить причину БЦ в виде КГ на геномно-протеомном уровне и попытаться устранить ее путем блокировки или истощения CHIP-клонов ГСК. Лечение таких больных становится персонализированным, высокотехнологичным и молекулярно-нацеленным на причину и «движущие молекулярно-биологичеcкие силы» болезни. Стало возможно лечить человека не столько «на организменном, органном, тканевом и клеточном уровне его болезни», сколько на молекулярном уровне генома и протеома его долгоживущих и системообразующих стволовых клеток, определяющих его кроветворение и иммуногенез.

В итоге совместной работы авторов как 5-й главы, так и всей книги была сформулирована новая клонально-кроветворная теория возникновения и динамики БЦ и старения, опубликованная в 2023 году в монографии А. С. Брюховецкого и М. А. Шурдова «Старение и антистарение. Медико-биологические подходы к увеличению продолжительности жизни и активному долголетию». На ее основе была разработана и создана новая молекулярно-биологическая (геномная и постгеномная) медицинская биотехнологическая платформа управления иммунитетом путем геноориентированных и протеом-основанных эпигенетических подходов к лечению смертельных БЦ и старения. Многолетние (более 30 лет) исследования всех разработчиков были объединены и сведены А. С. Брюховецким и И. С. Долгополовым в единый программный протокол исследовательских работ и медицинских услуг под названием медицинская технология персонализированной реституции костного мозга с применением способа геномного балансирования хроматина аутологичных ГСК при различных неинфекционных болезнях цивилизации, осложненных клональным гемопоэзом. Технологическая платформа обеспечивает возможность блокирования репродуктивных функций доминирующего в кроветворении патологического клона (клонов) ГСК и ГПК костного мозга. Было показано, что геномная и постгеномная болезнь ГСК формируют моноклональность или олигоклональность гемопоэза (кроветворения), а также впервые было установлено, что мутации генов клональности, формирующие патологический клональный гемопоэз при БЦ, имеют место почти при всех аутоиммунных, онкологических и нейродегенеративных болезнях. При этом имеет место разная структура повреждения генов клональности и выявляются разные дополнительные соматические мутации (ДСМ) этих генов. Было впервые доказано, что именно клональный гемопоэз с неопределенным потенциалом является основным «мотором болезни» и «биологическим двигателем», возбуждающим и поддерживающим этиопатогенез большинства онкологических, нейродегенеративных и аутоиммунных БЦ человека. Эффектом применения данной технологической платформы стало доказанное на геномном и протеомном уровне реальное изменение системного иммунного ответа организма пациента с БЦ путем смены моноклонального кроветворения на поликлональность гемопоэза.

Следует отметить, что разработанная новая биотехнология персонализированной реституции костного мозга, также созданная с применением лекарственной субстанции «Панаген», тоже могла бы называться «Каранахан-2», так как она также решает абсолютно ту же задачу, что и таблетки «Панаген» для лечения рака молочной железы. Технология реституции костного мозга (РКМ) также является «убивающей причину» основных болезней цивилизации с клональным гемопоэзом. Она обеспечивает деплецию (истощение) и эрадикацию (исчезновение) доминирующего патологического клона ГСК, блокирует, вырождает и «сводит на нет» потомков патологического клона (клонов) кроветворения, активируя заложенные в эмбриогенезе, но ингибированные ранее болезнью клоны здоровых ГСК. Блестящие фундаментальные исследования сотрудников академической новосибирской научной школы, руководимой д. б. н. С. С. Богачёвым, в молекулярно-биологическом изучении «феномена гомологичной рекомбинации» в ГСК показали невероятный потенциал коммитирования и молекулярной реставрации поврежденной ДНК в клетках-предшественниках лекарственной субстанции «Панаген». Новосибирские ученые доказали определяющее реставрационное влияние лекарственной субстанции «Панаген» на доминирующие патологически клоны ГСК и активацию молекулярной структуры и функциональности ранее ингибированных клонов гемопоэтических стволовых и прогенеторных клеток в специальных базовых условиях (СБУ). Коммитирование патологического клона ГСК путем инкубации с лекарственной субстанцией «Панаген» приводит, с одной стороны, к нарушению его репродуктивных способностей, а с другой стороны, к полному истощению (деплеции) и исчезновению из циркулирующей крови иммунокомпетентных клеток доминирующего клона ГСК в течение 6—8 месяцев. Этот феномен был подтвержден авторами монографии в научном исследовании экспериментально на мышиных трансгенных моделях болезни Альцгеймера и бокового амиотрофического склероза. У трансгенных мышей с моделью БАС и БА была выполнена реституция костного мозга на базе вивария Федерального исследовательского центра «Института биологически активных веществ» РАН (г. Черноголовка Московской области). Было экспериментально показано, что именно наличие доминирующего СHIP-клона ГСК в костном мозге и периферической крови модельных животных и человека с БЦ является той «смертельной петлей иммунитета», которая неуклонно поддерживает патогенез этих болезней и в итоге убивает пациентов. В эксперименте СHIP-клон ГСК был блокирован и истощен с использованием лекарственной субстанции «Панаген» в СБУ, и это позволило значительно отсрочить наступление запрограммированного возникновения симптомов наследственной болезни у трансгенных животных и значительно увеличить продолжительность жизни модельных животных с генетическим дефектом.

Оказалось, что проблема клонального гемопоэза или CHIP при всех БЦ является фундаментальной и системообразующей и является первостепенной для запуска и прогрессирования этих болезней. В эксперименте нами был установлен факт наличия СHIP при всех БЦ, и, соответственно, наличие так называемой «смертельной иммунной петли» при целом ряде БЦ было нами полностью подтверждено. Однако было абсолютно непонятно теоретически и технологически, как решать эту проблему на практике у человека. Существующие терапевтические подходы к СHIP большинство исследователей предлагают реализовать путем стратегии блокировки СHIP (Jaiswal S., 2020). B. Haring, A. P. Reiner, J. Liu et al. (2021) технически блокаду CHIP предлагают реализовать через подавление интерлейкина-6/интерлейкина-1β с целью предотвращения развития атеросклеротического поражения и накопления дальнейших соматических мутаций на ранних субклинических стадиях заболевания. S. K. Pasupuleti, B. Ramdas, S. S. Burns et al. (2023) предложили изменять структуру СHIP путем геноориентированного подавления провоспалительных цитокинов, продуцируемых генами клональности, используя моноклональные антитела к ним и другие фармпрепараты. Установлено, что провоспалительное состояние может потенцировать прогрессирование CHIP в более значимую гематологическую неоплазию. Блокаторы кальциевых каналов нифедипин и SKF-96365, как отдельно, так и в сочетании с метформином, MCC950 или анакинрой (антагонистом рецептора IL-1), подавляли рост мутантных клеток CHIP и частично восстанавливали нормальный гемопоэз. Нацеливание этих препаратов на CHIP-мутантные клетки может стать потенциальным терапевтическим подходом для лечения CH и связанных с ним нарушений у людей с ожирением.

Недавно технология CRISPR была использована для оценки последствий инактивации мутаций в TET2 СHIP и DNMT3A СHIP (Sano S., Oshima K., Wang Y. et al., 2018). Инактивация DNMT3A СHIP или TET2 СHIP приводила к увеличению экспрессии цитокинов, но эффекты различались качественно и количественно, что позволяет предположить, что они оказывают ген-специфическое действие. Хотя инактивация DNMT3A приводила к большей гипертрофии сердца и усилению фиброза после введения ангиотензина-II, TET2-опосредованный CHIP приводит к повышению регуляции интерлейкина-6/интерлейкина-1β, поскольку TET2 действует как негативный регулятор активации провоспалительных макрофагов и индуцирует атеросклероз (Fuster J. J., MacLauchlan S., Zuriaga M. A. et al., 2017; Sano S., Oshima K., Wang Y. et al., 2017). С другой стороны, генетически сниженная передача сигналов интерлейкина-6 может снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний у носителей CHIP-клонов (Sano S., Oshima K., Wang Y. et al., 2020). Однако решение об инактивации CHIP существует и его диктует клиническая медицина!

В руководстве для врачей по анестезиологии и реанимации существует базовое правило: «Прежде чем спасать повешенного, его вынимают из петли». Действительно глупо осуществлять реанимационные мероприятия человеку, у которого дыхательные пути механически перекрыты веревочной петлей. В этом случае здравый смысл подсказывает, что врачу-реаниматологу необходимо убрать физическое препятствие в виде петли на шее для доступа воздуха в легкие. Аналогичная ситуация, на наш взгляд, имеет место при большинстве иммуноассоциированных БЦ с СHIP. Врачу необходимо убрать «смертельную иммунную петлю» в виде СHIP, которая своим существованием уничтожает живой организм. Технология ex vivo геномного балансирования хроматина позволяет реставрировать поврежденную ГСК и нивелировать основной патогенетический эффект патологического клона ГСК. Она позволяет убрать системное иммуноагрессивное или иммунотолерантное действие иммунокомпетентных клеток (ИКК), потомков патологического клона ГСК и тем самым устранить «фатальную иммунную петлю», приводящую к летальному исходу при большинстве иммуноассоциированных онкологических, аутоиммунных, нейродегенеративных БЦ человека, отягощенных клональным гемопоэзом.

Впервые в этой монографии авторы попытались составить «молекулярно-биологический портрет» доминирующих патологических CHIP-клонов ГСК на основе анализа мутаций генов клональности при разных клинических нозологиях и доказать в клинике реальную возможность существования и смены моно- или олигоклональности гемопоэза на поликлональное кроветворение на молекулярно-генетическом и протеомном уровне. То есть предложенная авторами технология геномного балансирования хроматина в ГСК практически устраняла фундаментальную причину болезни – клональный гемопоэз с неопределенным потенциалом и открывала возможность для последующего восстановления (реституции) поврежденной ткани костного мозга и восстановления ее до состояния как до болезни. Поликлональность кроветворения – вот главная цель применения предложенной технологии реституции поврежденных ГСК с наличием СHIP. Именно поликлональность гемопоэза является основой здоровья человека, и как гласит старая китайская мудрость: «Гармония в природе возникает только тогда, когда на поле могут расти все цветы». Интерпретируя эту старую китайскую мудрость под проблему клонального гемопоэза, очевидно, что нужно попытаться восстановить работу большинства ранее ингибированных (подавленных) клонов ГСК костного мозга в формировании и производстве всего пула 36 млрд циркулирующих клеток крови в живом организме человека. Это и будет стратегическим решением неразрешимого парадокса клональности кроветворения!