Бессмертные с заплатанным сердцем: биофизик К.Агладзе о людях будущего

Один из ведущих биофизиков мира, профессор МФТИ Константин Агладзе вернулся на родину после многолетней работы в США и Японии. Три года назад он получил мегагрант, и теперь у него есть своя лаборатория в Физтехе, которая занимается тканевой инженерией сердца. К.Агладзе уверен, что в ближайшем будущем люди смогут жить практически вечно. Профессор рассказал корреспондентам РБК Кириллу Сироткину и Александре Федотовой про бессмертие, заплатки на сердце и японских таксистов.

Читайте в первой части интервью: Константин Агладзе рассказывает о грядущих революционных преобразованиях на Физтехе, который станет «русским Кембриджем», а также об обмелении российской науки, недоверчивых россиянах и японском разгильдяйстве.

Константин Игоревич, в недавнем телеинтервью Вы пообещали человечеству бессмертие. Расскажите подробнее про свои исследования, заплатки на сердце и всех интересующее бессмертие.

Для начала отметим, что я не обещал, а привлек внимание, так как к исследованиям в области бессмертия имею косвенное отношение. Орбита моей жизни соприкоснулась с орбитами жизни тех людей, которые активно работают с индуцированно-плюрипотентными клетками. Весь этот шум разгорелся из-за того, что эти исследователи научились делать искусственные человеческие ткани. Причем искусственные они только по процедуре. На самом деле - они естественные, потому что источник их натуральный - человеческие фибробласты. Фибробласты - это клетки соединительной ткани, самой неприхотливой ткани, которая есть в организме. Их научились перепрограммировать в клетки другого типа. Это стало возможным благодаря Синья Яманаки (японский ученый, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 2012г. - Примеч. РБК). Он получает из них плюрипотентные клетки, из которых можно делать специализированные клетки.

Почему это важно? К примеру, вы сильно порезали руку - остается шрам на всю жизнь, потому что рана зарастает не мышечной тканью, а соединительной. Перепрограммирование клеток дает возможность клетки шрама перевести назад - в состояние специализированных нормальных клеток.

Или цирроз печени - это замещение печеночной ткани на соединительную - так называемая грануляция, и повернуть процесс вспять нельзя. А перепрограммирование клеток дает возможность убрать цирроз. Это то, с чем сейчас работают японцы, и я уверен, все будет успешно сделано. Однако пока применяемые методы очень онкогенны, они могут вызвать рост опухолей, сейчас это главная проблема.

А над чем сейчас работаете Вы?

Я - биофизик, мой интерес на протяжении жизни был в исследовании сложных клеточных систем, в частности возбудимых тканей, таких как сердце. В Киото мы работали в сотрудничестве с молекулярными биологами. Индуцированно-плюрипотентные клетки представляли для меня интерес, поскольку они могут быть источником человеческих сердечных клеток.

Почему это так важно? Дело в том, что ученые проводят опыты на животных столько же лет, сколько существует экспериментальная физиология, сейчас молекулярная биология сильно продвинулась вперед, на животных моделях разрабатывают человеческие лекарства. Но это далеко не всегда работает. Клетка человека и клетка, скажем, крысы работают по-разному, ионные каналы разные. Поэтому тестировать лекарства на клетках крысы не всегда удается, ведь лекарства должны быть для человека.

Найти возможность работать на клетках человека очень важно, и перепрограммирование будет их источником. Если у вас есть линия плюрипотентных клеток, вы можете получить ткань того органа, с которым сможете работать. Например, мы будем делать кусочки ткани сердца. Эта часть работы только переносится на российскую почву. Это то, что непосредственно должно заработать в ближайший год-два.

Первая цель достаточно близкая: проверить, как будут действовать человеческие лекарства, антиаритмики. Сердечная аритмия - это начало того процесса, который уносит жизни людей чаще всего. Наступает тахиаритмия, которая развивается, пароксизмальные состояния, фибрилляция сердца. Дальше знаете сами - в современном мире буквально натыканы дефибрилляторы. Эта вещь крайне важная, крайне востребованная, во многих случаях своевременное использование позволяет вернуть человека к жизни. Но для того, чтобы не допустить аритмии и фибрилляции, нужны эффективные антиаритмики. А разрабатывать их нужно на человеческих тканях.

Доходит до интересных вещей. Я увидел как-то в статье, что препарат тестируют на вырезанном сердце человека. Меня это шокировало, я стал выяснять, откуда они сердце взяли. Оказывается, когда делают пересадку, старое сердце берут для исследований - что успеют, пока оно живет. Конечно, подобные эксперименты очень интересны, но это уникальные моменты - совершенно не регулярные, никак не прогнозируемые. Такие работы можно делать, но очень пунктирно.

Как в наших экспериментах мы смотрим источник аритмии? Мы даем флюоресцентную метку и при помощи высокочувствительных камер видим, как волна возбуждения распространяется по клеткам сердца. В этот момент мы можем вмешаться, накапать какое-нибудь вещество, посмотреть, как оно скажется на волне. Если волна порвалась и образовался вихрь - предшественник фибрилляции, мы можем понять, что сделать, чтобы он ушел. Часто эти волны рвутся из-за взаимодействия с препятствиями: волна их огибает и не может обогнуть, обрывается, закручиваются вихри. Мы с соавторами опубликовали статью о таком механизме образования спиральных волн в Science еще в 1994г., а потом в 2007г. я подтвердил в своей работе, что это действительно работает на сердце. Откуда подобные препятствия берутся? Если человек перенес инфаркт, у него остается рубец, и этот рубец никуда не денешь. Когда человек умирает, и проводят вскрытие, врач может сказать, что у него 25 лет назад был инфаркт, потому что следы остаются навсегда.

А перепрограммирование клеток дает возможность эти рубцы убрать. И это не какая-нибудь чушь типа инъекции стволовых клеток, на которых многие состояния сделали, в США очень активно этим занимались.

Если не у животных, то где Вы берете сердца для опытов?

Мы работаем на препаратах сердца, потому что на целом сердце картина возбуждения очень сложная. Исследователи работают, например, на свином сердце (оно больше всего похоже на человеческое): подвешивают его, перфузируют питательными растворами… Но, поскольку регистрируется очень сложная картина, надо упрощать экспериментальную модель для того, чтобы разобраться с фундаментальными механизмами. Это нормальный подход для физика: жизнь очень сложна, поэтому ее разделим на простые составляющие. Максимальное упрощение - до одной клетки.

Многие западные фармацевтические компании, у которых есть свои R@D (исследовательские отделы. - Примеч. РБК), работают на одиночных клетках. Они возбудимые, на них ставится микропипетка, пишется активность клетки под разными лекарствами. После этого испытывают лекарство на животных моделях - на крысах или обезьянах. Но на обезьянах очень дорого, не говоря уже об этических моментах. А одна клетка и ансамбль клеток ведут себя по-разному. Вы меняете, например, активность клетки и думаете, что поменяли ее возбудимость, какие-то ионные токи, но вы не знаете, как поменялись от этого лекарства клеточные связи. Клеточную молекулярную машинерию мы пока не знаем до такой степени, чтобы точно все предсказывать.

Поэтому, чтобы посмотреть, как лекарство действует, нужен препарат сердца: вырезают кусочек сердца и смотрят, как он работает. Так работала классическая экспериментальная электрофизиология. Однако, когда вырезают, образуется много повреждений, потому что есть край, разрушенные клетки, у которых начался некроз. А культивированная ткань как раз эффективно заполняет этот провал между исследованием поведения отдельной клетки и исследованием на целом животном. Культуру тканей не мы придумали, не мы придумали лить на нее какие-то лекарства. Но многое мы сделали сами. Например, мы научились создавать структурированную культуру. Мы сначала упростили систему до предела, до нижнего уровня, посмотрели, что можно там сделать, поняли, что не все видим, что-то зависит от структуры, и теперь начинаем усложнять структуру и смотреть, что происходит с волнами возбуждения, какие лекарства будут эффективны, какие не будут эффективны.

Опять-таки не мы первые это придумали. Регенеративная медицина сердца, попытки создать имплантаты на клеточном уровне уже довольно имеют место. Но мы стали приближаться к тому, чтобы эффективно управлять структурой этих имплантатов. То есть с помощью нановолокон делать матрицу и туда сажать эти клетки.

Там есть свои сложности, если это все применять для трехмерной стенки: толстый слой клеток не выживает, пока в него не прорастут сосуды. Просто сложить стопочкой слои клеток нельзя: верхние будут жить, а нижние погибнут. Потому что не хватает диффузии через слои клеток для того, чтобы туда кислород пришел, а метаболиты оттуда ушли, сосудов там нет. Поэтому сейчас есть очень сложное направление регенеративной медицины, когда исследователи пытаются одновременно растить и сосуды, и клетки сердечные. Но здесь тоже не все так просто: вырастите вы кусочек ткани, у которого хорошее сосудистое русло, но оно не будет соответствовать сосудистому руслу, которое есть у реципиента. Микрохирурги умеют подшивать сосуды, но здесь что куда подшивать? Тем не менее тонкие слои тоже могут найти применение. Например, когда повреждена проводящая система сердца, возникают разрывы волн из-за препятствия, достаточно тонкий слой может обеспечить беспрепятственное проведение волн. Именно в этом направлении мы и пытаемся работать. У сердечных клеток есть две основные функции: проведение возбуждения и сокращение. Возбуждение служит для того, чтобы клетки были синхронны в своей последовательности, "соркестрированы". Если они будут сокращаться хаотически, наступит та самая фибрилляция. 95% сердца может быть совершенно здоровым, клетки прекрасными, а сердце перестает выполнять свою функцию. Это именно то, почему одно время погибали спортсмены после тренировки (так называемый синдром внезапной смерти): волокна сердца сокращаются прекрасно, но не скоординировано. Для борьбы с этим как раз служат дефибрилляторы, чтобы шибануть электрическим разрядом, выбить систему из патологического состояния, чтобы дальше клетки снова все вместе стали сокращаться. Вот почему везде дефибрилляторы висят, правда, я не очень много видел, как их применяют в реальности. В работе сердца очень важно, чтобы возбуждение пробегало и давало сигнал клеткам, когда они должны сократиться.

Когда эти открытия будут применяться медиками?

Тут надо прогнозы делать, а это дело неблагодарное. Если говорить про вопросы, связанные с регенерацией, то это достаточно долгий процесс. Сначала нужно 100-процентно наладить методику, потом перейти к животным моделям - хотя бы крысам что-нибудь подшивать, чтобы они выживали. Первые эксперименты у нас уже были в прошлом году. С кемеровскими коллегами мы провели опыты на крысах, и они жили с имплантатами. Оптическое исследование мы не смогли сделать, потому что все оборудование перевезти туда было сложно, поехали без дублирующих элементов, и что-то там не заработало.

Когда все ждут, что ты через год-полтора что-то выдашь, - это безумие. При этом рассуждают так: чем больше денег дашь, тем быстрее сделают. Как у нас грустно шутили, если женщине предложить за миллион долларов выносить ребенка не за 9 месяцев, а за 2, вряд ли кто-то согласится. А кто-то сказал: "Почему? Кто-то согласится, а потом скажет, что не смогла".

А что касается проверки фармацевтических препаратов, если бы все работало нормально и все связи были установлены, думаю, это год-полтора-два. Создание модельной системы, с которой разработчики смогут работать, это недалекая перспектива.

Вы сказали про научные отделы в крупных западных корпорациях. А российские компании проявляют интерес к вашим исследованиям?

Любые разработчики крайне консервативны. Те, кто занимается поисковыми исследованиями, по определению должны быть более поворотливыми и иметь открытое сознание, чтобы не пропустить что-то новое просто потому, что оно не укладывается в концепцию. А там люди задавлены рисками бизнеса, это же не грант, а реальная работа, опытно-конструкторская, за которую надо рассчитываться.

Нам повезло. В МФТИ есть биофармкластер "Северный" и очень активные люди. Одно время мне рассказывали, что в России везде кластеры, мода такая на слово "кластер". Но здесь не совсем так, этот кластер - не какое-то там здание, это объединение, партнерство нескольких учреждений - МФТИ, научно-исследовательских институтов, фармацевтических предприятий, медицинских учреждений и других… Среди них есть Центр высоких технологий "ХимРар". Его руководитель Андрей Иващенко - выпускник Физтеха, заведующий в МФТИ кафедрой "Инновационная фармацевтика и биотехнология", один из идеологов создания БФК "Северный". Мы с ним уже несколько раз пересекались, и люди, которые с ним работают, выказывают интерес к деятельности нашей лаборатории. Мы начинаем совместные работы, сейчас подбираем четверокурсников с его кафедры. Мы нацелены на то, чтобы результаты нашей работы поступили в "ХимРар".

С фармацевтами часто работает swarming-эффект. Это как насекомые: стоит одному учуять аттрактор и побежать, все остальные побегут за ним. Для Америки это очень характерно. Когда я туда приехал, матерые американские профессора мне объяснили: "В этом направлении сейчас никто ничего не делает, но если кто-то покажет что-то, то все туда побегут". Такая картина часто наблюдается. Потом, конечно, происходит гонка на выживание. Кто-то побеждает, остальные, конечно, не погибают, а ждут, куда еще можно будет побежать. Очень важно, чтобы кто-то показал пример использования, после этого обычно происходит прорыв.

А Ваше нашумевшее интервью В.Познеру, в котором Вы заявили, что уже скоро человек, способный заплатить 10 млн долл. за полное омоложение организма, будет жить вечно, не вызвало похожий эффект? От Абрамовича еще не звонили?

От Абрамовича - нет.

Я могу прочитать лекцию, рассказать, дать координаты С.Ямaнаки или написать письмо ему, но не больше.

Ужасно одно: мне рассказывали, что люди пользуются моим именем и пытаются заработать деньги, какие-то клиники появились, которые якобы по моему методу работают. Чушь собачья.

Наш разговор с Познером был больше философским. Я немолодой человек, и мне интересны вопросы жизни - в общем и целом. Я был очень вдохновлен успехами ученых в Японии, почувствовал, что происходит переворот, революция. И хотел привлечь к этому внимание.

Если еще немного затронуть нашумевшую тему. Из Ваших слов примерно понятно, как будет проходить обновление организма, а будет ли мозг участвовать во всех этих процессах? Насколько можно обновить нервную ткань?

Кто-то из великих нейрофизиологов сказал, что сетчатка - это мозг, вынесенный на периферию. По сути, сетчатка - это нервная ткань. Японцы уже ее создали и пересадили ставшему знаменитым пациенту, который после этого стал что-то видеть. Так что нервные клетки создать можно.

Другой вопрос: у нас очень сложно устроена система мышления, памяти и проч. С сердцем все проще, по большому счету - это насос, очень тонко устроенный, но насос. И старение мозга - это не проблема, недавно я встречал данные, что на животных было показано, что препараты клеток мозга живут гораздо дольше, чем сами животные. То есть лимитирует нас не мозг - нервная ткань может прожить достаточно долго, человек не от этого умирает. В конечном итоге умирает от того, что останавливается сердце, перестает качать кровь, после этого клетки мозга умирают от кислородного голодания - вот механизм смерти. Сейчас медиками принят критерий, когда индикатор отключения системы жизнеобеспечения - это смерть мозга. А на самом деле, если все в организме сохраняется, то клетки мозга долго живут, если их не травить плохой водкой и экологией и не болеть какой-нибудь куру-куру.

То есть человечество все-таки будет жить дольше?

Будет. Оно и так уже живет дольше. Статистика, конечно, немножко лукавая, туда включают детскую смертность, и получается, что средний возраст когда-то был 35 лет, а сейчас под 70. Это не совсем так. Тем не менее достаточно просто погулять по старому европейскому кладбищу и посмотреть, в каком возрасте люди обычно умирали в XIX веке, а в каком умирают сейчас. В XIX веке совершенно нормально было в 60-62 умереть, а сейчас для немаргинального европейца 60 с небольшим - не разговор. Почему французы так стремятся выйти на пенсию не поздно? Чтобы жизнью наслаждаться вовсю, не доживать, а наоборот.

То есть лет через 20, если система обновления человеческого организма заработает, у нас будет золотое поколение, которое в 60 лет будет уходить на пенсию и после этого еще долго жить?

Мне кажется, что уход на пенсию в 60 лет или раньше оправдан, когда человек занимается какой-то тяжелой и неприятной работой. Если работа настолько разрушает человека, что он стремится всеми правдами и неправдами от нее оторваться и сильно проиграть в финансовом отношении: пенсия нигде не бывает на уровне зарплат, ни в каких благополучных странах мира.

Есть еще один вектор развития: деятельность людей становится все более интересной и комфортной. В Штатах я видел, что люди после выхода на пенсию идут работать: кому-то не хватает денег, а кто-то просто не хочет сидеть дома. Я разговорился с пожилым водителем школьного автобуса. Оказалось, что он бывший военный летчик. Ему нравится эта работа: с детьми он чувствует себя моложе, ощущает свою важность. Как все это бросить и уйти на пенсию? И что делать? Водку пить или на грядках ковыряться, как средний российский пенсионер?

Последние годы я работал в Японии. Мои японские друзья-профессора - примерно моего возраста, есть постарше. Там есть обязательный уход на пенсию у университетского профессора в 62 года, иногда с отсрочкой до 63, если человек выполнял какие-то административные функции. Это абсолютная несправедливость и дикость, потому что спортивный японец без вредных привычек в 62 года - это совершенно молодой человек, почему он должен уходить из профессоров? Я понимаю, из руководителей институтов, из деканов… Но почему из профессоров? Это правило было когда-то принято для государственных служащих. Госслужащие уходят на пенсию и идут работать в такси, там таксисты - очень интеллигентные, респектабельные люди, как правило, бывшие высокопоставленные чиновники. Есть еще категория японцев, которая по миру бегает с фотоаппаратами - что-то же делать надо. Если бы в Японии отложили выход на пенсию или сделали его необязательным, многие университетские профессора, говоря по-русски, свечки бы поставили - там тоже свечки бы поставили, но в своих храмах. Один мой хороший друг, выдающийся профессор, в частный университет перешел: там до 70 лет они могут работать. В США вообще нет такого, там и в 80 лет, если справляешься, можешь работать.

Фото Кирилла Сироткина, РБК

А есть ли какие-то пределы для обновления организма или теоретически его можно повторять бесконечно?

Но все нужно проверять. Сейчас начало пути, может это еще и не сработает.

В свое время, когда антибиотики открыли, было ощущение, что инфекционных болезней больше не будет. Как видите, они до сих пор существуют, а антибиотики приходится менять, чтобы они эффективными оставались.

Как Вы считаете, человечеству вообще нужно удлинение жизни?

У меня есть ощущение, что как получится, так и надо. Думаю, что да. Потому что многие люди, я знаю таких, к преклонным годам сохраняют ясность мышления, их жалко терять. Поэтому нужно. Если кому-то не нужно, то воля вольному, ломать - не строить.

Кроме Вашей лаборатории, кто-нибудь в России еще занимается плюрипотентными клетками?

Да. Этим занимаются в Институте общей генетики, мы с ним вместе работаем, у нас есть совместный проект. Там очень серьезные люди, например Киселев Сергей Львович. Еще есть центры стволовых клеток, но я не вполне осведомлен, чем они занимаются.

С точки зрения развития науки - все только что произошло. Пионерские работы С.Яманаки - это 2007г. Он стремительно получил Нобелевскую премию - через 5 лет после открытия, обычно их лет через 20 дают, когда все устоится. Надо на эти исследования бросать средства, очень грамотных людей собирать.