Зимняя наука

Цифра «ноль» на градуснике, от которой влево и вправо симметрично идут плюсовые и минусовые температуры, для всего живого вовсе не золотая середина. Белковым молекулам за отметкой плюс 42 градуса по Цельсию уже грозит распад, человек с трудом переносит жару в 40 градусов… Но клетки организма остаются живыми и при минус 196 градусов, а человек способен получить удовольствие в криосауне, где температура воздуха опускается до минус 140. Правда, охлаждать клетки и весь организм нужно умеючи, по определенной технологии, чтобы не только не навредить, но и применить дары Его Величества холода с максимальной пользой. Как это сделать, знают ученые Института проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины.

Все началось с Шубникова и Лазарева

Поначалу криогеникой занялись специалисты УФТИ из лаборатории легендарного Льва Шубникова. Он вел работы в двух глобальных направлениях. Это была, как сейчас бы ее назвали, физика конденсированных состояний при низких температурах — сверхпроводимость, гелий, низкотемпературный магнетизм, отвердевшие газы. И техническая физика — криогенные жидкости и их смеси. Исследования приобрели такой размах, что по инициативе Шубникова в 1935 году в Харькове была создана Опытная станция глубокого охлаждения, которая в то время была уникальным научно-техническим предприятием нового типа.

Как известно, хорошие идеи обладают свойством притягивать инициативных людей. Эстафету исследований в УФТИ подхватил академик Борис Лазарев, а Опытная станция стала предтечей открытия в 1960 году Физико-технического института низких температур АН СССР под руководством академика Бориса Веркина. Здесь работы велись широким фронтом, включая исследования поведения веществ и материалов при температуре, близкой к абсолютному нулю — минус 270 градусов. Когда стало ясно, что изучение влияния холода на биологические объекты сулит интереснейшие перспективы, в Харькове решили создать академический институт, который занимался бы именно этой тематикой. Так, при поддержке президента Академии наук Бориса Патона в результате содружества специалистов ХФТИ, ФТИНТ и харьковских медиков в 1972 году был основан Институт проблем криобиологии и криомедицины АН СССР.

Это было решение, в чем-то предвосхитившее свое время. По структуре, научной тематике и уровню выполняемых исследований институт занял ведущее место в мире среди центров аналогичного профиля. Здесь создан украинский низкотемпературный банк эмбриональных, плодовых и плацентарных клеток и тканей, который получил статус национального достояния. Работает международная кафедра криобиологии под эгидой ЮНЕСКО. Проводятся традиционные международные конференции «Актуальные проблемы и достижения криобиологии и криомедицины».

Недавно в Харькове прошла такая конференция, вызвавшая большой интерес. И не только потому, что новые методы лечения заболеваний с помощью стволовых клеток, которые иногда называют надеждой медицины XXI века, стали сейчас предметом горячих дискуссий во всем мире. Холод как инструмент воздействия на все процессы, происходящие в живых организмах, все больше входит не только в разные отрасли науки, но и в практику медицины, животноводства, садоводства, охраны окружающей среды и других областей человеческой деятельности.

Криосауна — источник гормонов радости

В Харьков приезжал японский ученый-медик Тосимо Ямаучи, который, наблюдая больных ревматическим артритом, заметил, что холод весьма положительно влияет на суставы. На встрече с украинскими коллегами он рассказал, что начал использовать для лечения этого заболевания охлажденный воздух.

Сейчас криосауна есть и в Харькове. Это небольшое помещение с несколькими отсеками, в которых постепенно происходит понижение температуры воздуха вплоть до минус 120 — 140 градусов. Процедура проста и никакими муками не грозит. Пациент находится в криосауне всего две-три минуты, в белье, шерстяных носках, рукавицах и шапочке, а также в специальной повязке для защиты органов дыхания. А главное — воздух в такой сауне совершенно сухой. Как показали исследования харьковских ученых, лечебный холод показан при заболеваниях, связанных с иммунодефицитом, а также при хронической усталости, для общего оздоровления и борьбы с избыточным весом. Кому-то для оздоровления хватает одного сеанса, а кому-то доктора пропишут и двадцать. Как правило, воздушная ванна дополняется и другими процедурами — физиотерапией и массажем.

Что же происходит за это время с организмом?

— Идет активная перестройка работы разных органов и систем, — говорят специалисты. — Организм интенсифицирует обмен веществ и кислорода, за счет интенсивной теплоотдачи теряет до тысячи килокалорий в минуту и начинает активно саморазогреваться. При этом повышается клеточный иммунитет и оптимизируется состав крови. Температурный стресс провоцирует выброс в организм гормонов радости, эндорфинов. Примерно то же происходит и при регулярном моржевании в ледяной воде. Правда, температура воздуха и время пребывания в криосауне назначается врачом в соответствии с состоянием человека. Пациент находится здесь под полным контролем специалистов — снаружи за ним с помощью видеокамеры наблюдают врачи, а датчики контролируют пульс, давление и дыхание. Недаром криобиологи называют пребывание в криосауне «управляемым моржеванием».

С надеждой на криовакцину

— Специалисты нашего института приехали на конференцию с докладом о перспективах метода криодеструкции опухолевых тканей, — рассказывает директор Института экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии НАНУ, член-корреспондент НАН Украины Василий Чехун. — Ее особенность состоит в том, что направленное холодовое воздействие позволяет заморозить опухоль с помощью жидкого азота, локализовать ее и удалить как единый конгломерат. Сейчас границы заморозки определяет хирург, но уже разрабатывается оборудование, которое позволит программированно замораживать нужный объем ткани — точно по границе со здоровыми клетками.

Замораживание производится специальными криозондами и криоаппликаторами, которые позволяют в зависимости от локализации и глубины расположения осуществить максимальный доступ к опухолевой ткани. Этот метод используется в зависимости от клинических показаний и активно применятся при опухолях печени, грудной железы, кожи и других органов. В нашей стране есть энтузиасты этого метода, например, доктор наук Александр Литвиненко, защитивший диссертацию по криодеструкции опухолевой ткани, другие специалисты.

Хотя такие операции уже широко производятся во всем мире, в Украине их делают пока только в некоторых крупных специализированных клиниках. И дело не в сложности самой методики, она хорошо известна и доступна, а в проблемах с оборудованием и плановой подготовкой специалистов. Это тем более обидно, что начало криохирургии — в гинекологии, отоларингологии и нейрохирургии — было положено в нашей стране еще в 60-х годах, и харьковчане получили за нее тогда Государственную премию.

У криодеструкции есть интересные перспективы. Известно, что в онкологии существует серьезная проблема — во время операции нужно удалить максимально большое количество опухолевых клеток, чтобы они не дали новые ростки — рецидивы и метастазы. Во время криодеструкции основную часть опухоли хирурги удаляют, а остатки с помощью холода убивают. Оказалось, что эти оставшиеся замороженные клетки в процессе своего отмирания и распада — апоптоза и некроза — выделяют биологически активные вещества, которые могут значительно повысить иммунную защиту организма и его настороженность против опухолевой ткани.

— Мы видим здесь реальные возможности для повышения эффективности лечения пациентов, — заключает Василий Федорович. — Может быть, можно не только убрать из организма замороженную опухолевую ткань, но и использовать оставшиеся, уже убитые холодом клетки в качестве вакцины? Конечно, не все так просто — результаты наших экспериментов показывают, что криодеструкция первичных опухолей может как тормозить развитие метастазов, так и активизировать их. Эффект криовакцинации во многом зависит от вида опухоли, стадии заболевания и дозы. Это и есть поле для наших дальнейших поисков.

И все-таки, что там со стволовыми?

Импровизированная пресс-конференция, состоявшаяся после докладов, показала, что харьковские журналисты вполне «в теме». Что и неудивительно. За более чем двадцать лет своей работы Институт проблем криобиологии и криомедицины давал «акулам пера» немало информационных поводов для статей и интервью, начиная с рождения первого в стране ребенка из замороженного эмбриона.

— В Украине запретили лечить пациентов с помощью клеточной и тканевой терапии. Как вы прокомментируете этот запрет? — обращаюсь к директору Института проблем криобиологии и криомедицины НАНУ академику В.Грищенко.

— Ученые нашего института первыми научились замораживать и сохранять клетки в глубоком холоде, — рассказывает Валентин Иванович. — Таким образом мы получили возможность определять, не заражены ли ткани вирусами или микробами, отбирать из них здоровые и открыли дорогу для применения эмбриональных стволовых клеток при лечении различных заболеваний человека. Иногда невежды нас обвиняют, что мы ставим опыты на людях — нет, сначала все проверялось и сейчас проверяется на животных. Так вот, весь наш экспериментальный и клинический опыт свидетельствует: серьезных осложнений при этой терапии не было. Есть риски, которые нужно тщательно исследовать и которым можно противостоять. Это не основание для запрещения данного вида терапии. Мы помогали очень многим больным, зачастую находившимся в тяжелейшем состоянии, в том числе, детям.

Поэтому мы продолжаем и не можем не продолжать борьбу за то, чтобы отменить запрет на использование препаратов эмбрионального происхождения в практическом здравоохранении нашей страны. Будет очень обидно и горько, если из-за такого отношения к проблеме в нашем государстве иностранные коллеги раньше нас сделают новые шаги в развитии клеточной терапии и мы потеряем то лидерство, те приоритеты, которые сейчас имеем в мире. Ведь подобные исследования активно ведутся сейчас в Великобритании, США, Японии, Чехии, Польше, Германии и других странах.

— Что нового появилось в криобиологии в сравнении с прошлой конференцией?

— Наверное, самое главное достижение — мы начали работать на более глубоком молекулярном уровне в той области, которая изучает развитие человека на самых ранних его этапах. С тем, чтобы использовать эти знания для улучшения его здоровья и увеличения продолжительности жизни. Хотел бы отметить также, что мы научились получать стволовые клетки не только из эмбрионов, но и тела взрослого человека и довольно успешно культивируем их и на твердых, и на жидких носителях. Хотя здесь есть свои проблемы, к тому же эти клетки стоят гораздо дороже. Очень интересная работа появилась в НТК «Институт монокристаллов». Там созданы особые метки для стволовых клеток, благодаря которым можно будет находить их в организме даже через несколько лет после введения и уточнять, в каком они находятся состоянии и где именно локализуются.

Все эти направления исследований нужно продолжать разрабатывать, уточнять, необходимо работать на молекулярном и генетическом уровнях. Думаю, культивирование тканей, их выращивание, может быть, выращивание целых органов — это будущее молодых людей, которых так много здесь, на этой конференции.

— А правда ли, что можно увеличить продолжительность жизни человека, если понизить температуру его тела на пять градусов?

— Вряд ли. А главное — каким образом будет все время поддерживаться эта температура тела?

Следующий вопрос адресован участнику конференции, профессору, директору Института медицинских исследований (Великобритания):

— Мистер Грин, вы приезжаете в Харьков много лет подряд. Чем объяснить такое внимание к нашему городу?

— Я приезжаю в Харьков каждый год по нескольку раз, так как руковожу здесь международной кафедрой криобиологии ЮНЕСКО. А самое главное — мне здесь очень нравятся люди. Ваши молодые ученые чрезвычайно талантливы и могут быть очень успешными в науке, однако их идеи не всегда реализуются из-за проблем финансирования науки в Украине. Мы имеем возможность приглашать ваших молодых ученых приезжать к нам на стажировки, на практику, чтобы они вносили свой вклад в мировую науку. Это важно как для нас, так и для вас. Сейчас мы используем также систему обучения через Интернет. Благодаря этому студенты-аспиранты из разных стран могут учиться тому, чего не могут получить у себя дома. Например, «присутствовать» при экспериментах или на очень серьезных операциях. Надеюсь, что такая программа обучения будет внедрена и в Харькове.

— Колин, в начале конференции вы заявили, что кафедра ЮНЕСКО установила для молодых ученых специальную премию имени Лидии Кравченко. У нас это имя широко не известно…

— Лидия Петровна Кравченко была биохимиком, сотрудником Института проблем криобиологии и криомедицины. На протяжении нескольких лет она работала в рамках совместного гранта с Барри Фуллером по теме криоконсервации клеток и тканей для трансплантации. Первый раз Лидия Петровна приезжала в Лондон в 1990 году. В то время она была первым человеком, который заинтересовался такой тематикой. Талантливейший ученый, она умела видеть перспективу. Научный обмен, который сейчас установился между криобиологами Харькова и Англии, во многом был обусловлен именно тем, что Лидия Кравченко умела подбирать способных молодых ребят, которые приезжали в наш институт, многому там учились, потом возвращались домой и вносили свой вклад в работу Института проблем криобиологии и криомедицины. Харьковчане могут гордиться своей талантливой землячкой.

— Валентин Иванович, какие вопросы могут быть подняты на следующей конференции, в 2006 году? — в заключение задаю вопрос академику В.Грищенко.

— Таких вопросов очень много — изучение стволовых клеток еще далеко не закончено. Почему в одних случаях после их использования болезнь отступает, а в других — нет? Какой путь проходит клетка в организме пациента после введения и где основывает свою колонию? Что будет происходить с ней через 10 и 50 лет функционирования в организме? Ответа на эти вопросы медики пока не знают. Одна из главных задач сегодня — выяснение глубинного механизма действия этих клеток. Нет сомнения, что тканевая и клеточная терапия таит огромные возможности, но этот метод лечения находится в самом начале своего развития. Я не берусь предсказать точное место метода в медицине будущего, могу только с уверенностью сказать, что оно будет очень значительным. Исходя из этих позиций, нельзя допустить, чтобы нынешняя лидирующая роль украинской науки по многим направлениям в этой области была утеряна.