В настоящее время нейронауки занимают первое место среди всех медицинских дисциплин. Каждая 10-я статья, которая выходит в рецензируемых научных журналах мира, посвящена именно нейронаукам. Заболевания нервной системы начинают выходить на первое место среди всех заболеваний человека по степени инвалидизации, социальным последствиям и экономическим затратам, а к 2023 году, как считается, они займут лидирующее положение.
Думаю, не будет большим преувеличением сказать, что внутри неврологии ключевой проблемой являются нейродегенеративные заболевания. Речь о таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз (БАС), деменция с тельцами Леви и другие. Всего 10 лет назад общее число этих заболеваний в мире составляло около 30-35 млн, а сегодня мы говорим уже о другой цифре, 60-70 млн. И если современная наука не придумает эффективных мер борьбы, то уже к 2050 году, всего лишь через 25 лет, их число, согласно существующим прогнозам, удвоится или утроится. То есть речь идет о 150-170 млн всех нейродегенеративных заболеваний в мире, это настоящая эпидемия.
Что происходит? Причин достаточно много. Это экологические факторы, нейротоксины, инфекции, но основное – стремясь к неуклонному увеличению продолжительности нашей жизни, человечество стареет. И, к сожалению, все перечисленные заболевания – классические возрастзависимые патологии. По мере старения мозг перестает противостоять с должностной эффективностью тем неблагоприятным процессам, которые нарастают в нейронах по мере жизни. Нейроны не делятся, они лишены ряда традиционных механизмов клеточного обновления, и в них начинают накапливаться токсические продукты, например, ненужные белки, которые теряют свою естественную форму и начинают склеиваться друг с другом, будь то бета-амилоид, альфа-синуклеин, тау-протеин и т. д. Этот белковый «мусор» становится причиной заболеваний.
Уже сегодня мы многое можем достаточно успешно лечить. Если говорить о болезни Паркинсона, мы применяем совокупность фармакологических подходов, различные помпы для непрерывного введения препаратов, методы нейромодуляции, уникальные технологии реабилитации и, наконец, хирургию, в том числе неинвазивную, с использованием фокусированного ультразвука. Все это позволяет сегодня, в частности благодаря системе, которая выстроена в нашем центре, ведущих центрах мира, удлинять продолжительность жизни пациента с болезнью Паркинсона минимум на три-пять лет. И не просто удлинять, а обеспечивать достойное качество жизни этим пациентам. Это очень и очень здорово. Но при этом мы не можем пока решить главную проблему – остановить прогрессирование нейродегенеративного процесса, который продолжает развиваться.
С болезнью Альцгеймера дело обстоит хуже. Примерно каждые 15 секунд в мире кто-то заболевает болезнью Альцгеймера. Деменция вообще и болезнь Альцгеймера (основная форма деменции) в частности сегодня уже пятая, а в каких-то странах шестая или седьмая причина смертности. Для болезни Альцгеймера у нас нет радикальных методов лечения, и мы должны что-то придумать. И где та магическая ниточка, потянув за которую мы могли бы эту проблему решить?
На взгляд ведущих исследователей, главная ниточка – это проблема максимально ранней, если хотите, предранней диагностики скрытого нейродегенеративного процесса на его доклинической стадии. Сегодня уже известно, что все нейродегенеративные заболевания начинаются за 20-25 лет до того, как они манифестируют первыми клиническими симптомами. Все это время мозг упорно сопротивляется, перестраивается, скрывая развитие неблагоприятных событий. Только когда количество слипшихся белков превысит определенную критическую массу, они запускают ряд необратимых процессов, и проявляется первая клиника.
Поэтому мы должны уметь диагностировать заболевание гораздо раньше, на доклинической стадии. До недавнего времени наши возможности в ранней биомаркерной диагностике были крайне ограничены. Сегодня ситуация меняется, появились генетические биомаркеры, которые позволяют четко оценивать риск генетического развития тех или иных патологий, то, чем мы сегодня активно занимаемся в нашем центре. Я думаю, по совокупности генетически определяемых маркеров для таких заболеваний, как болезни Паркинсона, Альцгеймера, БАС, мы занимаем уникальное положение в нашей стране и одно из ведущих мест в мире. Нами создана практически полная генетическая карта в этой области, предложены экспрессионные биомаркеры, апробированы уникальные методы нейровизуализации с использованием МРТ высокого разрешения, где мы можем реконструировать нейросети головного мозга и видеть, как перестраивается мозг в попытке предотвратить болезнь, позитронно-эмиссионная томография. И наконец, есть возможность оценки тех самых патологических продуктов в биологических жидкостях, сегодня мы уже можем делать тест-системы на патологические белки в цереброспинальной жидкости.
Мы были первым центром в стране, который запустил такую ликворную диагностику болезни Альцгеймера. Но сегодня мы хотим не просто определять белковые патологические продукты в жидкостях, а иметь возможность запустить в пробирке искусственную реакцию, капнув, например, к белковой среде образец крови или цереброспинальной жидкости как затравку, тем самым фактически в тысячу раз ускорив тот процесс склеивания белков, который естественным образом в течение 10 лет развивается в мозге. В пробирке время этой реакции сжимается до нескольких часов. Эта технология ‒ затравочная амплификация белка ‒ реализована нами в рамках мегагранта с нашими партнерами из Института биоорганической химии и МГТУ.
Но все эти достижения были бы невозможны, если бы на базе Института мозга не велись фундаментальные научные исследования. Во-первых, мы сегодня можем получать нейроны каждого конкретного человека, беря клетки кожи и репрограммируя их определенным образом. Это позволяет изучать индивидуальные нейрологические особенности на тех клетках, которые во многом идентичны клеткам мозга. Мы можем получать 3D-культуры, органоиды, более сложные структуры, практически мини-мозг, с которым можно работать.
Второе направление, которое мы активно развиваем, – «мозг на чипе». Конечно, целиком воссоздать мозг пока невозможно. Мы решили сосредоточиться на том, что называется гематоэнцефалическим и гематоликворным барьерами, которые обеспечивают контакт мозга с внутренней средой, пропуская или не пропуская токсины, иммунные комплексы, генно-инженерные препараты и целый ряд других соединений. И вот мы с нашими партнерами из МГТУ на чипе создаем систему микроканалов, выстилаем ее нужными человеческими клетками, заполняем их специальными биогелями, которые делаем сами. Там начинает развиваться та жизнь, которая нас интересует. Биосенсоры фиксируют работу этих барьеров, мы можем на такой модели испытывать лекарственные препараты и можем их подбирать. В этой области мы совершенно не уступаем тому, что происходит в мире. Пока сегодня созданы первые прототипы, которые решают свою исследовательскую задачу. Тестирование препаратов, создание диагностических алгоритмов – это дело ближайших двух-трех лет.
И наконец, третье направление – это уникальный проект цифровых двойников клеток мозга. В будущем нам не нужно будет выстраивать многомесячный, многонедельный эксперимент с клетками, это дорого и долго. Мы оцифровываем результаты экспериментов, вводим их в базу данных, и следующие эксперименты будут уже осуществляться в «цифровом формате» – in silico. Дальше – больше, у нас есть планы перейти к созданию цифровых двойников поведения, и это открывает захватывающие перспективы.
Безусловно, современные возможности неврологической науки уже в ближайшее время позволят получить те результаты, которые помогут в борьбе за максимальное продление полноценной и активной жизни.