CC BY
109
^ с
УО
о
^ х
ш \—
!> О
ю
Сегодня биологам приходится думать не о том, что они могут сделать, а о том, что они могут позволить себе сделать.
Дж. Даниэли
Медицина
Будущее медицины - это биотехнологии. Опираясь на достижения фундаментальных и прикладных исследований, они объединяют в себе современные геномные, регенеративные, когнитивные, компьютерные, роботизированные и другие технологии, воплощенные в новых лекарствах и медицинских приборах, дающих врачам такие возможности, о которых вчера можно было только мечтать.
Начало XXI в. ознаменовано изменением приоритетов медицинской науки. На первый план выходят проблемы лечения хронических заболеваний [1]. Ожидается, что к 2020 г. они (прежде всего болезни сердца, сосудов и легких, рак, диабет) станут причиной 70% смертей [2]. Среди людей в возрасте 60 лет и старше половина будет страдать от инвалидизирующих состояний, в том числе от патологии слуха и зрения, нарушений умственных способностей и остеоартрита [3].
Основная причина таких патологических нарушений - дегенеративные заболевания, ограничивающие функции органов и тканей. Поэтому возникает потребность в развитии медицины, занимающейся их восстановлением и предлагающей новые решения для длительного поддержания достаточного качества жизни, снижения социальных последствий дегенеративных заболеваний [4]. Многие страны вкладывают средства в разработку новых биомедицинских технологий лечения и диагностики. Так, в течение 2012-2014 гг. в США для развития исследований в данном направлении Национальным институтам здравоохранения было выделено 2,54 млрд долл. госбюджетных ассигнований на выполнение около 2500 научных проектов в год [5]. В практическом секторе фармацевтической промышленности среди отчислений на НИОКР на фундаментальные исследования в среднем тратится до 20% общего бюджета (как правило, в развитых странах это 20-25% оборота), что в 2-4 раза выше, чем в большинстве других отраслей промышленности.
Объем мирового рынка биотехнологий в 2014 г. был равен 270 млрд долл., а прогнозируемые темпы роста составляют 10-12% в год [6]. Медицинская биотехнология включает разработку и производство продуктов для диагностики заболеваний человека, их лечения и предупреждения вредного влияния факторов внешней среды на здоровье. Удельный вес биофармацевтики и биомедицины - 60% от общего объема.
Изыскания в области генетической и клеточной инженерии позволили сформировать мощный научный задел и дать импульс множеству прикладных разработок. Например, создание лекарственных препаратов с использованием современной биотехнологии наиболее активно ведется в США, Японии и отдельных странах Западной Европы, где на это расходуется в среднем 2/3 средств, выделяемых на НИОКР в этой сфере. Практически во всех этих государствах существуют правительственные программы поддержки биотехнологических проектов, фундаментальные исследования и промышленное внедрение новых продуктов.
Коммерческие биотехнологические фирмы США не только проводят НИОК(Т)Р в области биотехнологии, но и приобретают акции или лицензии на готовые продукты, а впоследствии создают собственные исследовательские подразделения. Эти предприятия сыграли решающую роль в промышленном внедрении первых генно-инженерных лекарственных средств, таких как инсулин, гормон роста человека, интерферон, эритропоэтин, тканевой активатор плазмино-гена, вакцина против гепатита В. Общее число биотехнологических фирм в США в 2005 г. по оценке журнала «MedAdNews» достигло 400, причем отмечена тенденция к созданию интегрированных крупных биофармацевтических компаний на базе отдельных, часто небольших, но хорошо технически оснащенных биотехнологических фирм и их отделений. В Японии в отличие от США, исследованиями по этой тематике заняты крупные и средние фармацевтические субъекты. Около 5% затрат на НИОКР фармацевтической промышленности страны приходится на изучение генной инженерии и около 1,2 тыс. фирм имеют собственные программы по разработке способов получения лекарственных средств с использованием новейших методов.
Быстрыми темпами развивается биотехнология и в странах Западной Европы. Еще в 2002 г.
в Великобритании было зарегистрировано 58 компаний, проводивших исследования в данной области, во Франции - 51, в Германии - 48. Программы, финансируемые правительствами Нидерландов, Италии, Дании и Швеции, ориентированы на достижение конкретных коммерческих целей, в отличие от США, где усилия государства направлены на поддержку фундаментальных исследований, а частный бизнес обходится практически без финансовой господдержки.
Особый интерес представляют биотехнологическая и фармацевтическая промышленности Кубы, принадлежащие к числу наиболее высокотехнологичных и приоритетных секторов экономики. Несмотря на небольшой удельный вес в ВВП государства (около 2%), высокий уровень развития отрасли выдвинул Кубу в число ведущих стран в этой области. По официальным данным, в 2003 г. около 90% потребностей населения в лекарственных средствах удовлетворялось за счет продукции национального производства. Примерно 40 из 220 научно-исследовательских институтов занимаются исключительно проблемами биотехнологии. В ближайшее время, как предполагается, объем продукции кубинской биотехнологической промышленности может приблизиться к 1 млрд долл.
Выделим несколько наиболее важных направлений исследований и производства, составляющих основу биомедицинской технологии будущего.
Молекулярная диагностика
Технологии молекулярно-генетической диагностики основываются на применении биомаркеров. В 2010 г. общий объем их рынка составил 13,5 млрд долл.
Диагностические средства персонализации терапии
Персонализированная медицина подразумевает назначение соответствующего лекарственного средства конкретному пациенту на основании особенностей его заболевания. В более широком смысле она представляет собой интегральную медицину, включающую разработку средств лечения на основе клинических характеристик больного, особенностей его генома, транскриптома, протеома и метаболома. Подобная терапия - наиболее важное направление современной медицины. Объем рынка продуктов молекулярной диагностики (онкология,
Медицинские биотехнологии
наследственные болезни, инфекционные заболевания) к 2020 г. может достичь 8 млрд долл. при среднегодовом темпе роста не менее 9,9% [7].
Клеточная и тканевая инженерия для терапевтических целей
Значительные перспективы развития имеют клеточные технологии. Объем их рынка в 2010 г. составил 56,2 млрд долл., а тканевой инженерии - ежегодно увеличивается на 15%. По оценкам экспертов, эта тенденция сохранится в ближайшие 10 лет.
Современный этап развития клеточной терапии и инженерии связан со стандартизацией получаемых продуктов и сертификацией производителей [8]. Это вызвано медицинскими услугами, быстро прогрессирующими в этом направлении [9].
Всего в мире в данной области занято более 500 компаний, 150 из них разрабатывают терапевтические методы лечения с использованием мезенхимальных стволовых клеток (МСК), которые успешно применяются при борьбе более чем со 150 заболеваниями (рассеянный склероз, ишемия миокарда, сахарный диабет, болезнь Альцгеймера, инсульт), в том числе онкологических и наследственных, где традиционные методы малоэффективны. В мире зарегистрировано порядка 40 коммерческих биомедицинских клеточных продуктов на основе стволовых клеток, среди них «Неаг1се%гат-АМ1» компании «БСВ-РЬагтсеП» для лечения постинфарктных пациентов и «Саг^ет» компании «Ме^рс^Ь» против заболеваний коленных суставов (в том числе остеоартроза), «Нетасоп!» компании «Ме^гУогкВкю^егйег» - против онкоге-матологических, иммунных и метаболических болезней. В ведущих странах Европы функционируют фирмы, поставляющие на рынок алло-генные МСК на базе существующих регистров и культивирующие аутологичные из биоматериала заказчика. Курс лечения обходится в 100 тыс. евро. Российская Федерация также становится одним из активных участников рынка, что в первую очередь связано с принятием нового Закона «Об обращении биомедицинских клеточных продуктов».
Биосовместимые материалы
Новые биосовместимые материалы для медицинских целей получили достаточно широкое применение. Их глобальный объем продаж в мире в 2010 г. составил 2,2 млрд долл., к 2019 г. предполагается 178 млрд долл. [6].
Биофармацевтика
Мировой рынок биофармацевтических препаратов в 2010 г. составил около 161 млрд долл., в 2015 г.- превысил 420 млрд, а к 2020 г. может достичь 500 при сохранении среднегодового темпа роста на уровне 13,5%. Он будет развиваться в направлении разработки монокло-нальных антител, рекомбинантного человеческого инсулина и факторов роста. В 2015 г. все существующие на рынке лекарственные средства на основе моноклональных антител утратили патентную защиту, и по мнению компании «Sandoz» (лидера по производству препаратов класса biosimilar), рынок продаж монокло-нальных антител подобных биотехнологических лекарственных средств к 2020 г. достигнет 20 млрд долл. Вакцин в 2010 г. реализовано на сумму 20 млрд долл. В этом же году была зарегистрирована первая терапевтическая, а не профилактическая онковакцина. Всего в клинических исследованиях находится 140 противораковых вакцин.
Согласно прогнозу исследовательской компании «Technavio», доход от терапевтических препаратов для предупреждения инфекционных заболеваний в 2016-2020 гг. ежегодно будет увеличиваться на 12%. Сумма от продажи вакцин для предупреждения инфекционных заболеваний (более 94% общего объема рынка вакцин) к 2020 г., как ожидается, достигнет 55 млрд долл., увеличиваясь в среднем почти на 11% ежегодно. Объем рынка терапевтических вакцин будет расти со среднегодовыми темпами прироста на уровне 25%.
В государственных научных медицинских, фармацевтических организациях системы Министерства здравоохранения Республики Беларусь и НАН Беларуси выполняются исследования и разработки, относящиеся ко всем основным мировым направлениям развития медицинских биотехнологий: молекулярной
диагностики (РНПЦ детской онкологии, гема- g
тологии и иммунологии, РНПЦ «Мать и дитя»,
РНПЦ эпидемиологии и микробиологии, 9-я —
ГКБ г. Минска, Институт биофизики и клеточ- £
ной инженерии НАН Беларуси, Институт гене- ^
тики и цитологии НАН Беларуси, Институт |
биоорганической химии НАН Беларуси), раз- g
работки диагностических средств персона- |
лизации терапии (РНПЦ детской онкологии, *
гематологии и иммунологии, РНПЦ транс- |
фузиологии и медицинских биотехнологий,
РНПЦ «Мать и дитя», 9-я ГКБ г. Минска, 13
Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, Институт генетики и цитологии НАН Беларуси, Институт биоорганической химии НАН Беларуси), клеточной и тканевой инженерии (РНПЦ детской онкологии, гематологии и иммунологии, РНПЦ трансфузио-логии и медицинских биотехнологий, 9-я ГКБ г. Минска, Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси), разработки биосовместимых материалов (РНПЦ трансфузи-ологии и медицинских биотехнологий, РНПЦ травматологии и ортопедии, РНПЦ эпидемиологии и микробиологии, 9-я ГКБ г. Минска, Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси), биофармацевтики (РНПЦ детской онкологии, гематологии и иммунологии, РНПЦ трансфузиологии и медицинских биотехнологий, Институт биоорганической химии НАН Беларуси).
Объем производства биотехнологической продукции предприятиями, относящимися к Департаменту фармацевтической промышленности Министерства здравоохранения Республики Беларусь, и организациями здравоохранения за 2015 г. составил 24,76 млн руб. (деноминированных) (около 15,5 млн долл.).
Как отмечалось ранее, современная биотехнологическая продукция пополняется новыми составляющими, среди которых биомедицинские клеточные продукты и их производные для применения в клинической медицине (путем использования их регенераторного потенциала, иммуносупрессивных свойств или для лечения онкогематологических заболеваний у взрослых и детей). В нашей стране, начиная с 2014 г., работу с биомедицинскими клеточными продуктами регулирует Закон «О здравоохранении». Аутологичные или аллогенные продукты применяются для клеточной терапии с целью лечения или блокирования прогрессирования хронических дегенеративных болезней.
Фундаментальные научные исследования в области клеточных технологий в Беларуси проводятся с 2006 г. Применение биомедицинских клеточных продуктов в медицинской практике в их рамках начато в 2008-2009 гг. Большинство проводимых работ предполагает использование аутологичных мезенхимальных стволовых клеток (МСК), полученных от пациентов и культивированных в условиях in vitro, и последующее использование биомассы этих клеток в терапевтических целях. При этом существуют две стратегии применения МСК для пациентов. В первом случае клетки применяются для
замены повреждений в ткани, чтобы восстановить их целостность и функцию путем введения на место (например, регенерации дефектов кожи, хряща, костной ткани) или внутривенно для системного воздействия на множественные повреждения (внутренних органов и тканей). Регенеративность введенных МСК, как предполагается, связана с их способностью мобилизовать в очаге повреждения миграцию и диф-ференцировку других клеток-предшественниц для формирования полноценно восстановленного органа или ткани. Второй, более сложный подход - тканевая инженерия. Здесь клетки (как правило, дифференцированные в заданном направлении) в сочетании с трехмерной матрицей формируют биотрансплантат, чтобы в дальнейшем заменить утраченные фрагменты ткани или даже целые органы. Сформированная инженерным путем ткань помещается в организм пациента, осуществляя заместительную функцию.
В Беларуси в 2010-2016 гг. Минздравом утверждено более 30 методов оказания медицинской помощи с использованием клеточных технологий, разработанных в рамках программ и инновационных проектов, государственными заказчиками которых выступали Минздрав и НАН Беларуси, и внедренных в государственных научных учреждениях и организациях здравоохранения (9-я ГКБ г. Минска, РНПЦ детской онкологии, гематологии и иммунологии, Белорусская медицинская академия последипломного образования, РНПЦ трансфузиологии и медицинских биотехнологий, РНПЦ эпидемиологии и микробиологии, РНПЦ неврологии и нейрохирургии, РНПЦ психического здоровья, РНПЦ пульмонологии и фтизиатрии, Городская клиническая больница скорой медицинской помощи г. Минска, Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси).
Республиканский научно-медицинский центр «Клеточные технологии» (РНМЦ) был открыт в 2014 г. при Институте биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси и включает в себя производство биомедицинских клеточных продуктов, банк стволовых клеток и поликлиническое отделение. РНМЦ оказывает услуги по лечению трофических язв конечностей с использованием стволовых клеток, проводит персонифицированную криоконсервацию и криохранение стволовых клеток.
Исторически более ранней и эффективно применяемой в мире клеточной технологией является трансплантация гемопоэтических
Мед
шнские биотехнол
стволовых клеток (костного мозга). Данный метод применяется для лечения злокачественных заболеваний крови и других тяжелых состояний, вызванных поражением костного мозга под действием радиации или токсичных веществ, включая иммуносупрессанты.
В Беларуси трансплантация гемопоэтиче-ских стволовых клеток, которая в большинстве случаев является жизненно необходимой процедурой при лечении заболеваний крови, включая онкологические, осуществляется двумя крупными медицинскими центрами (в том числе с применением собственных разработок) - 9-й ГКБ г. Минска, на базе которой функционирует Республиканский центр гематологии и пересадки костного мозга, и РНПЦ детской онкологии, гематологии и иммунологии. За годы работы выполнено более 1000 клеточных трансплантаций взрослым и 800 - детям.
Координация деятельности организаций здравоохранения, использующих клеточные технологии, осуществляется актами законодательства (путем государственной регистрации вводимых в оборот биомедицинских клеточных продуктов). Созданы банки стволовых клеток и регистры потенциальных доноров костного мозга (гемопоэтических стволовых клеток).
Белорусский регистр доноров костного мозга (Центральный реестр доноров гемопоэ-тических стволовых клеток) содержит данные о более чем 35 тыс. потенциальных доноров. Банки пуповинной крови есть в РНПЦ детской онкологии, гематологии и иммунологии и 9-й ГКБ, банк мезенхимальных стволовых клеток -в последней. В Институте биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси функционирует банк стволовых клеток и фибробластов для научных целей, а также в РНМЦ «Клеточные технологии» - для хранения клеток пациентов.
В 2016-2020 гг. разработка новых биомедицинских клеточных продуктов и методов оказания медицинской помощи с их использованием планируется в рамках подпрограммы «Трансплантация клеток, тканей и органов» Государственной научно-технической программы «Новые методы оказания медицинской помощи» (госзаказчик - Минздрав); разделов «Медицинские биотехнологии» (госзаказчик - Минздрав) и «Молекулярные и клеточные биотехнологии» (госзаказчик - НАН Беларуси) подпрограммы «Инновационные биотехнологии - 2020» Государственной программы «Наукоемкие технологии и техника» на 2016-2020 гг.; государственных программ
научных исследований «Биотехнологии» на 2016-2020 гг. (государственные заказчики -НАН Беларуси, Министерство образования) и «Конвергенция - 2020» (заказчики - НАН Беларуси, Министерство образования); программы Союзного государства «Новые средства и методы применения клеточных продуктов в диагностике и лечении социально значимых заболеваний человека» на 20172020 гг., инновационных проектов, отдельных проектов фундаментальных и прикладных научных исследований организаций Академии наук.
Разработка и внедрение новых клеточных продуктов и методов лечения на их основе помогут поднять на новый уровень оказание высококвалифицированной медицинской помощи населению, развитие биомедицины, повысить качество и продолжительность жизни людей. СИ
Михаил Потапнев,
завотделом клеточных биотехнологий Республиканского научно-практического центра трансфузиологии и медицинских биотехнологий, доктор медицинских наук, профессор
Людмила Дубовская,
директор Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, кандидат биологических наук, доцент
Зинаида Кравчук,
главный специалист отдела науки Министерства здравоохранения Республики Беларусь, кандидат химических наук
Василий Филонюк,
начальник отдела науки Министерства здравоохранения Республики Беларусь, кандидат медицинских наук, доцент
http://innosfera.by/2017/03/medical_biotechnology
ЛИТЕРАТУРА
1. Terzic A., Waldman S. Chronic disease: The merging pandemic // Clin. Transci Sci. 2011. N4. P. 225-226.
2. World Health Organization. Global Status Report on noncommunicable diseases // http://apps. who.int/iris/bitstream/10 665/148 114/1/ 9789241564854_eng.pdf?ua=1.
3. United Nations population fund. Ageing in the Twenty-first century: a celebration and a challenge // http://unfra.org/ageingreport.
4. Terzic A., Nelson T.J. Regenerative medicine advancing health care 2020 // J. Am. Cool. Cardiol. 2010. N55. P. 2254-2257.
5. Murphy S.V., Atala A. New government accountability office report on regenerative medicine provides an excellent assessment of the field // Stem. Cell. Translat. Med. 2015. N4. P. 1371-1372.
6. Обзор рынка биотехнологий в России и оценка перспектив его развития // Frost & Sallivan. 2014.
7. Глобальные технологические трендыы. Медицина и здравоохранение. Медицина будущего: технологии генетической инженерии для создания высокоспецифичных лекарств и инструментов молекулярной диагностики // https://issek.hse.ru/trendletter/news/142836590.html.
8. Viswanathan S., KeeatingA., Deans R., Hematti P. Soliciting strategies for development cell-based reference materials to advance mesenchyman stromal cell research and clinical transplantation // Stem. Cells and Development. 2014. N23. P. 1157-1167.
9. Global Stem Cell Market Growth, Trends and Forecasts (2015-2020) // https://www. mordorintelligence.com/industry-reports/global-stem-cell-research-market-growth-trends-forecasts-industry.
