Искусственная кожа для человека после ожога
Прогресс – на лицо
Наталия Лескова, «Итоги» № 11-2013
Эта технология спасла лицо Сергея Филина. Ее расхожее название, сегодня часто употребляемое, – «искусственная кожа». Этот материал во всем мире применяется для лечения тяжелых поражений кожного покрова – ожогов, трофических язв, дерматитов, псориаза. При этом мало кто знает, что пионерами в такого рода разработках стали ученые из подмосковного Пущина. В лаборатории роста клеток и тканей Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН первые образцы «искусственной кожи», полностью выполняющей функции уничтоженного эпидермиса, появились еще в 80-х годах прошлого века. И сегодня нашим ученым есть что предъявить.
Само заживет
За 30 лет в Пущине с использованием клеточных технологий были разработаны десятки противоожоговых препаратов – пленочных, гелевых, для поверхностных повреждений, для медицинской косметики, для регенерации.
Фото: Николай Галкин
Один из последних образцов геля на основе клеточных технологий был разработан пущинцами совместно с доктором медицинских наук, профессором Андреем Алексеевым, завкафедрой термических поражений Российской медицинской академии последипломного образования. Ожоговый центр Московской городской клинической больницы № 36 является клинической базой этой кафедры. Сергей Филин лечился как раз в этой больнице, и ему препарат применили в первые же сутки. «Регенерация поврежденных тканей была запущена моментально. И результат ошеломил даже некоторых врачей, которые поначалу говорили: пациенту предстоит ряд сложных пластических операций, и все равно нет никакой гарантии, что он обретет прежний внешний вид, – рассказывает заведующий лабораторией роста клеток и тканей Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, член Международного союза борьбы с ожоговыми поражениями профессор Борис Гаврилюк. – Однако без всяких операций, только с помощью наших препаратов уже через пять дней от былых ожогов почти не осталось следа. Кожа у пациента гладкая, лишенная шрамов и рубцов».
Эффект оказался столь потрясающим, что в Интернете поначалу даже разнесся слух: никакого нападения не было, ведь после ожога кислотой восстановить лицо за пять дней невозможно! «Глубокие ожоги, конечно, были, – говорит Гаврилюк. – И, наверное, мы были единственными, кто ни минуты не сомневался в эффективности лечения». По признанию профессора, Россия сегодня обладает едва ли не самыми действенными в мире противоожоговыми препаратами, однако внедрить их в лечебную практику удается с большим трудом.
Борис Гаврилюк вспоминает, что задача научиться помогать людям с тяжелыми ожогами была поставлена перед советскими учеными практически сразу же после чернобыльской трагедии. Предстояло понять, можно ли в связи с угрозой атомных катастроф, которые сопровождаются огромным количеством пострадавших людей, обожженных ультрафиолетовой и гамма-радиацией, создать для помощи им «искусственную кожу». Возникла необходимость разработки таких материалов, которые соответствовали бы по своим свойствам верхнему слою кожи и обладали способностью регенерировать нижние разрушенные слои. Многолетние опыты над лабораторными мышами, тысячи экспериментов, работа с добровольцами привели в результате к появлению на свет так называемого биологического коллоида, в котором удалось соединить лечебные свойства синтетических материалов и биологические свойства природных полимеров. Впрочем, как говорят ученые, компоненты могут использоваться в различных сочетаниях, главное, чтобы они в зависимости от характера повреждения обеспечивали оптимальное сочетание физико-механических свойств (защиту, паро-, газопроницаемость, прочность, эластичность) и регенерационные свойства (подвижность и размножение клеток в ране, связывание токсинов и деструктирующих ферментов, восстановление частично поврежденных межмолекулярных связей биополимеров). Биологический коллоид заживляет не только ожоги любой степени, но и спасает от последствий обморожений.
«До этого для лечения различного рода кожных повреждений в основном применялись так называемые раневые покрытия, – рассказывает профессор Гаврилюк. – Они обладают хорошими механическими свойствами, защищают раны от внешних воздействий и более или менее способствуют заживлению. Однако у них отсутствовало главное – способность регулировать процесс заживления раны. Мы же создали систему, которая позволяет управлять этим процессом, обеспечивая полную регенерацию в нормальном реконструкционном направлении и восстанавливая ткань. Эффект оказался в разы выше».
Другими словами, компоненты этого коллоида-геля содержат вещества необходимой вязкости, которые стимулируют движение клеток в нужном направлении, – так запускается процесс регенерации, минуя процессы воспаления и нагноения. Система полностью купирует воспалительные явления, ведет послойную остановку процесса разрушения ткани, очищает рану и запускает в ней размножение клеток… Но и это еще не все. Для снятия такой повязки, когда в ней уже нет необходимости, не требуется никаких усилий. Вначале покрытие хорошо прилипает к ране, а после легко отделяется от нее. Проще говоря, ни боли, ни крови.
Поэтапное восстановление обожженной руки. Фото Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН
Уникальность разработки еще и в том, что целебное воздействие на рану может происходить на любом этапе лечения и в любом возрасте пациента. «Проведенные наблюдения позволяют предположить, что успешное восстановление органов и тканей возможно не только в молодом, но и в преклонном возрасте, – говорит Борис Гаврилюк. – Поэтому будущее за такими регенераторными системами, которые будут восстанавливать ткани за счет управления процессами в зоне поражения. Пока наши системы практически единственные в мире, целенаправленно использующие подобный подход к лечению».
Не для всех
Впервые применить ранние варианты разработки в массовом порядке Гаврилюку и его коллегам довелось в Уфе в 1989 году, когда в результате столкновения двух скорых поездов последовал взрыв на проложенном рядом нефтепроводе. Пострадавших было не счесть. Однако многим удалось тогда помочь, и это стало отправной точкой для дальнейших исследований. Вскоре появилась реальная надежда, что разработка пущинских биофизиков вот-вот появится в аптеках и машинах «скорой помощи». Затем были катастрофы на угольных шахтах в Донбассе, страшный пожар в здании Самарского ГУВД, где пострадали сотни людей… Во всех этих случаях препараты пущинских биофизиков оказывались кстати. В последующем успешные испытания биологического коллоида прошли в Ожоговом центре Института хирургии им. А. В. Вишневского РАМН, в отделении острых термических поражений НИИ Скорой помощи им. Н. В. Склифосовского, в клинике термических поражений Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова в Санкт-Петербурге, в детском Московском областном ожоговом центре, в отделении хирургического и консервативного лечения лучевых повреждений Медицинского радиологического научного центра Минздрава России. Тем не менее о массовом использовании своих оригинальных разработок пущинские биофизики продолжают лишь мечтать. Гаврилюк, например, до сих пор жалеет, что во время пожара в ночном клубе «Хромая лошадь» в Перми у врачей и спасателей не было их препаратов. «Если бы на их вооружении оказалось хотя бы несколько листов «умной кожи», жизни многих людей можно было бы спасти, – сетует профессор. – При ожогах даже 90 процентов поверхности тела человек не погибнет, если сразу наложить препарат на рану».
По самым скромным оценкам, аудитория больных с ожогами различной степени тяжести составляет около 700 тысяч человек в год. Не говоря уже о более чем миллионе пациентов с различными видами трофических поражений кожных поверхностей и обморожениями. «Препараты этой серии открывают новые возможности современной медицины, и очень хочется, чтобы они стали доступными для всех, кто в этом нуждается», – говорит директор Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, член-корреспондент РАН Генрих Иваницкий.
Тем не менее прошедший необходимые испытания и сертификации коллоид до сих пор не запущен в массовое производство. Казалось бы, эффективную разработку нужно как можно скорее внедрять в массовое здравоохранение для всех нуждающихся. Однако не все так просто.
По словам профессора Гаврилюка, для того чтобы препараты начали выпускаться в промышленных масштабах, требуется огромное количество всевозможных разрешений, лицензий и сертификатов, и если раньше в этом помогал Минздрав, то теперь разработчики должны выкладывать деньги из собственного кармана и все пробивать сами. Откуда у ученых такие деньги? Поэтому препараты значатся как экспериментальные, и их применение возможно лишь с согласия пациента. Несогласных нет – есть лишь проблема нехватки лекарства для всех желающих. Сергей Филин попал в число счастливчиков. Ему досталась самая последняя версия препарата.
Спасительное для многих средство от ожогов и язв ученые предоставляют больницам и лечебным центрам на безвозмездной основе – с тем условием, что там будут проводиться совместные с институтом исследования. Такие наблюдения, в частности, ведутся в Серпуховской горбольнице им. Семашко, Тульской больнице скорой помощи, Московской городской больнице № 36, сейчас организуются в детском хирургическом отделении МОНИКИ, крупных медицинских учреждениях Москвы и других городов России. Ясно, что потребность в этих разработках очень высока. «Мы раздаем препараты, сколько можем, – говорит Борис Гаврилюк. – При этом сотрудничество с больницами не приносит нам ничего, кроме чувства удовлетворения от результатов совместной работы. Увы, сегодня наше производство для нас убыточно».
И поскольку наши ученые славятся своей неспособностью продвигать на рынке свои изобретения, скорее всего, перспективные разработки уплывут на Запад, откуда затем мы будем их закупать по ценам в несколько раз выше. Это, мягко говоря, странно, к тому же Россия сегодня действительно является едва ли не передовиком в данной отрасли.
Так, например, на прошлой неделе тюменские иммунологи закончили испытания так называемой жидкой кожи, или клеточного геля. Он, как заявляют разработчики, способен в три раза быстрее известных сегодня средств заживлять раны на поверхности человеческого тела. А донором действующего вещества стала обыкновенная курица. У ее эмбриона позаимствовали стволовые клетки, на основе которых и сформировали гель. При его помощи медикам уже удалось воссоздать на клеточном уровне кожу, поврежденную радиацией и измененную сахарным диабетом. Правда, тюменские ученые в отличие от пущинских намерены продвигать свое детище через инновационный центр «Сколково», надеясь, что эта поддержка поможет им реализовать свою научную мечту – разработать так называемую иммуноцитограмму кожи, которая позволит сделать лечение каждого пациента сугубо индивидуальным. Но это уже совершенно другая история.
Портал «Вечная молодость» https://vechnayamolodost.ru
18.03.2013
Источник
Анна Соснора
Искусственная кожа, или, как ее еще называют, живой эквивалент кожи,
необходима в комплексном лечении людей с тяжелыми термическими травмами — она
позволяет значительно сократить сроки восстановления кожного покрова, снизить
частоту осложнений ожоговой болезни. Более 30 лет эта технология успешно
применяется в ожоговых центрах США и Западной Европы, а в нашей стране
инновационная разработка петербургских ученых до сих пор не получила широкого
внедрения в клиническую практику…
Искусственная кожа является аналогом кожи человека по строению и частично по
функциям. Для ее создания используются коллаген животного происхождения и
клетки кожичеловека. В начале восьмидесятых годов ХХ века, когда
учеными США были созданы первые образцы искусственной кожи, коллаген выделяли из
хвостов лабораторных крыс. Позже коллаген стали выделять из телячьих шкур. А вот
клетки при получении этого продукта можно использовать как от самого пациента,
так и чужие, донорские. Донорский материал используется для создания банков
клеток кожи. При этом предварительно весь
клеточный материал тестируется на отсутствие инфекций. В итоге в банки попадает
только кожа здоровых людей.
В России за эти разработки взялись 20 лет назад — в Москве американскую
технологию воспроизвели в Институте биологии развития им. Н.К.Кольцова РАН, в
Петербурге — в Институте цитологии РАН.
Для чего же нужен живой эквивалент кожи человека? Следует отметить, что
термин “искусственная кожа” не очень корректный, уместнее применять обозначение
“биологически активное раневое покрытие”, так как это всего лишь временная
«заплатка» для раны. Временная, но очень эффективная: в комплексном лечении
людей с тяжелыми термическими травмами она позволяет значительно сократить сроки
восстановления кожного покрова, снизить частоту осложнений ожоговой болезни.
Более 30 лет эта технология успешно применяется в ожоговых центрах США и
Западной Европы, а в нашей стране до сих пор она так и не получила широкого
внедрения в клиническую практику.
В мае 2011 года ученые петербургской биотехнологической компании «Транс-Технологии»
Группы компаний Алкор Био получили патент на новый продукт, призванный ускорять
заживление ран. Практически все разработчики — выпускники Санкт-Петербургского
государственного университета: кафедры цитологии и гистологии, кафедры
эмбриологии и кафедры микробиологии. Свое изобретение ученые назвали
«Биологически активное раневое покрытие».
О том, чем этот продукт отличается от своих предшественников и в чем его
преимущество, мы беседуем с научным сотрудником компании «Транс-Технологии»
Евгением Кановым.
— Евгений, сколько лет длилась разработка этого продукта?
— История создания этого инновационного продукта началась в 2006 году, когда
в компании «Транс-Технологии» приступили к разработке самой ранней версии
раневого покрытия «Неоскин». Для получения продукта «Неоскин» было налажено
выделение, очистка и культивирование клеток кожи человека. Кроме этого, было
налажено производство коллагена из кожи теленка. В конце 2008 года «Неоскин»
прошел клинические испытания и был готов к регистрации. Клинические испытания «Неоскина»
показали, что его использование в комплексном лечении людей с тяжелыми
термическими травмами позволяет значительно сократить сроки восстановления
кожного покрова, снизить частоту осложнений ожоговой болезни, уменьшить
длительность пребывания больных в стационаре за счет ускорения заживления ран,
особенно при критических размерах ожогов. Были случаи, когда применение этой
биологически активной повязки помогало спасти людей, у которых площадь ожога
достигала 70 процентов поверхности тела. Кроме этого «Неоскин» оказался
эффективным средством при лечении трофических язв: зачастую начинали
затягиваться, заживать практически безнадежные трофические язвы, на месте
некрозов появлялись островки живой ткани. Но заявку на патент компания «Транс-Технологии»
в случае с «Неоскином» не подавала. Дело в том, что принцип, по которому
построен этот продукт, не оригинален, он давно запатентован на Западе. Подобные
методики уже несколько десятилетий успешно применяются за рубежом в ожоговой
терапии.
Кожа человека состоит из двух частей: эпидермиса (покровный многослойный
эпителий) и дермы (соединительно-тканная часть кожи), и по тому же принципу
построена и искусственная кожа. Ее основа — это коллагеновый гель,
содержащий дермальные клетки — фибробласты (аналог дермы, которая тоже содержит
много коллагена и фибробластов). Сверху на коллагеновый гель наслаиваются
эпителиальные клетки — кератиноциты, которые образуют аналог эпидермиса,
верхнего слоя кожи. То есть это такой двухслойный пирог, который повторяет
строение кожи. Таким образом, на рану накладывается изделие той же структуры,
что и кожа пациента. Но сама искусственная кожа приживается лишь на время,
зато входящие в ее состав клетки активно секретируют различные ростовые
факторы, которые стимулируют собственные клетки пациента к делению и миграции в
область раны. Благодаря этому рана начинает быстрее затягиваться по краям. Кожа
восстанавливается. Клетки донора постепенно замещаются вновь образованными
клетками самого больного. Выходит, что как такового отторжения искусственной
кожи не происходит, идет постепенное ее замещение на собственную кожу пациента.
Конечно, в качестве источника кожи можно использовать и собственную кожу
пациента с неповреждённых участков, но при ожогах большой площади, этого, как
правило, не хватает.
— В чем отличие нового раневого покрытия?
— Новизна в том, что в этой двухслойной повязке нижний слой — твердый,
состоит из микробной целлюлозы, которая оказывает механическую поддержку слою,
несущему ростовые факторы. Вторым слоем здесь служит коллагеновый гель. А
активным началом, которое стимулирует заживление раны, здесь могут служить как
клетки кожи человека, так и лизат форменных элементов крови – кровяных
пластинок. Использование кровяных пластинок в составе такой повязки — подход,
безусловно, новый.
Как известно, в крови человека циркулирует достаточно большое количество
кровяных пластинок, они принимают участие в одной из важнейших защитных функций
организма — свертывании крови. Но, кроме этого, кровяные пластинки содержат
большое количество ростовых факторов, привлекающих другие клетки к месту
повреждения сосудов, туда, где образовался тромб. Привлекающее влияние эти
ростовые факторы оказывают и на клетки кожи. В результате, лизат кровяных
пластинок оказывает заметное ранозаживляющее действие, и его использование в
повязке весьма полезно. Лизат кровяных пластинок представляет собой разрушенные
клетки и содержит, помимо ростовых факторов, и некоторые белки свертывания
крови, которые также могут служить ростовыми факторами.
Так вот, оказалось, что лизат кровяных пластинок в составе повязки оказывает
более заметное ранозаживляющее действие, чем клетки кожи. Причина: содержание
ростовых факторов в раневом покрытии с лизатом кровяных пластинок выше, чем в
материале с клетками кожи. Для получения лизата можно использовать просроченные
кровяные пластинки донорской крови, которые уже не могут применяться службой
крови.
В клинической практике живой эквивалент кожи успешно применяют и совместно с
аутодермопластикой. Когда у пациента глубокое поражение кожи большой площади,
нередко без аутодермопластики просто не обойтись: у больного берут лоскут
неповрежденной кожи, перфорируют его, растягивают и прикладывают к пораженному
участку. Но, к сожалению, очень часто такой трансплантат не приживается и
лизируется, то есть попросту растворяется. Использование искусственной кожи
совместно с аутотрансплантатом повышает степень его приживляемости, что, в свою
очередь, повышает эффективность восстановления кожи. Конечно, использование
тканеинженерных аналогов кожи- это не панацея, но, в то же время, это метод,
который уже доказал свою эффективность и безопасность. Правда, у нас в стране
врачи имеют возможность с ним работать только в рамках клинических испытаний.
Дело в том, что те научные институты, которым в свое время удалось
зарегистрировать этот продукт, не имеют производства, то есть не способны
обеспечивать ожоговые отделения больниц достаточным количеством живого
эквивалента кожи человека. А компаниям, у которых есть производство, не удается
в рамках нынешнего законодательства зарегистрировать продукт, невзирая на то что
пройдены все необходимые токсикологические и клинические испытания. Что же
касается мировых тенденций в этой области, то ученые идут по пути замены
коллагена животного происхождения на какой-то другой, синтетический и/или
натуральный, носитель, который будет удовлетворять тем же требованиям —
биосовместимости и биодеградируемости. В частности, американские ученые внедряют
второе поколение живого эквивалента на основе коллагена человеческого
происхождения. Для этого они используют искусственную матрицу, заселяют ее
клетками кожи человека, а эти клетки, в свою очередь, нарабатывают коллаген,
который постепенно замещает эту матрицу. То есть коллаген является продуктом
синтеза самих клеток. Естественно, эти технологии запатентованы. А в России всё
еще не внедрён метод тридцатилетней давности.
— Когда новое раневое покрытие начнет применяться в клинической практике?
— Должен сказать, что патент не дает, конечно, никаких разрешений на
клиническое применение. В ближайших планах компании — проведение масштабных
доклинических исследований «Биологически активного раневого покрытия» на
животных моделях. Только после этого станут возможными клинические испытания и
регистрация в Росздравнадзоре. Правда, к примеру, «Неоскин» нам так и не удалось
зарегистрировать. Росздравнадзор сначала очень долго решал, как его
зарегистрировать: как изделие медицинского назначения или как лекарственное
средство. А потом перестраховался и предложил регистрировать «Неоскин» как
лекарственное средство, то есть проходить полный цикл испытаний. А это очень
долго и дорого. Поэтому регистрация «Неоскина» пока остановлена на
неопределенное время. К тому же, в настоящее время государство намерено
упорядочить деятельность в области клеточных технологий, и с этой целью в конце
2010 года Минздравсоцразвития России представило проект федерального закона «О
применении биомедицинских клеточных технологий в медицинской практике». Сейчас
этот проект закона только обсуждается, и поэтому все госучреждения,
регистрирующие продукцию такого рода, стараются регистрировать поменьше,
поскольку пока не совсем понятно, куда повернется политика государства в сфере
клеточных технологий.
Кстати, плюс нашего нового изделия, если говорить о предстоящей регистрации,
еще и в том, что здесь отсутствуют клетки кожи, да и вообще целые клетки, то
есть, строго говоря, это не клеточный продукт. Хотя, конечно, это изделие все
равно подпадает под понятие «клеточные технологии». Но при этом «Биологически
активное раневое покрытие», как изделие, получаемое с применением клеток крови,
лучше поддается стандартизации, оно безопаснее, чем изделия с применением клеток
кожи, и понятнее клиницистам, поскольку продукты крови уже давно используются в
клинической практике для переливания.
Если вы заметили орфографическую, стилистическую или другую ошибку на этой странице, просто выделите ошибку мышью и нажмите Ctrl+Enter. Выделенный текст будет немедленно отослан редактору |
Источник