.
Профессионализм специалистов является одной из составляющих успеха помощи людям с нарушенным слухом.
Взаимодействие с сурдологами, лор-врачами, сурдопедагогами - важнейшее направление нашей деятельности.
Это позволяет быть «на острие» проблем и своевременно предлагать специалистам необходимые решения.
Регенерационная медицина. Правда ли, что стволовые клетки вскоре заменят слуховые аппараты и импланты?

Регенерационная медицина. Правда ли, что стволовые клетки вскоре заменят слуховые аппараты и импланты?

Вопросы возможности использования стволовых клеток для лечения различных заболеваний, в том числе и глухоты, волнует все мировое научное сообщество на протяжении нескольких десятков лет. Предлагаем вашему вниманию результаты исследований европейских и американских специалистов в области регенерационной медицины, опубликованные в журнале «Horakustik» в конце прошлого года.

Профессор Тимо Штевер. 42 года, с 1 января 2010 г. возглавляет отоларингологическую клинику Франкфуртского университета. До этого работал главврачом отоларингологической клиники Ганноверского медицинского института.

Д-р Марк Динстхубер. 31 год, уроженец Австрии. С января 2010 г. работает младшим ординатором отоларингологической клиники Франкфуртского университета. Окончил медицинский институт Ганновера, получил докторскую степень под руководством профессора Тимо Штевера. После этого проходил двухлетнюю стажировку в лаборатории клеточно-молекулярной физиологии отоларингологического факультета медицинского колледжа Стэндфордского университета (США).

Миллионы людей, страдающие от необратимой потери слуха во всем мире, возлагают большие надежды на исследования регенерации волосковых клеток во внутреннем ухе. Согласно данным британских ученых, в одной только Германии экономические потери из-за скорректированной и не скорректированной потери слуха достигают 30 млрд. евро. Это астрономическая сумма. Однако ни политика, ни экономика не проявляют готовности вкладывать средства в многообещающие исследования, направленные на поиски биологического решения.

Человеческий слух может воспринимать необычайно большой диапазон громкости. Так, например, шум стартующего самолета давит на барабанную перепонку в миллион раз сильнее, чем жужжание комара. Важнейшую роль в процессе слуха играют 15 000 волосковых клеток внутреннего уха: они преобразуют звуковые волны в электрические сигналы, которые передаются в мозг. В то время как у других позвоночных эти клетки постоянно обновляются, млекопитающие и люди имеют досадный недостаток: однажды отмершие волосковые клетки у них уже не восстанавливаются. Почему же они не способны восстановить свой слух, если это могут даже птицы? Человеческий слух может воспринимать необычайно большой диапазон громкости. Так, например, шум стартующего самолета давит на барабанную перепонку в миллион раз сильнее, чем жужжание комара. Важнейшую роль в процессе слуха играют 15 000 волосковых клеток внутреннего уха: они преобразуют звуковые волны в электрические сигналы, которые передаются в мозг. В то время как у других позвоночных эти клетки постоянно обновляются, млекопитающие и люди имеют досадный недостаток: однажды отмершие волосковые клетки у них уже не восстанавливаются. Почему же они не способны восстановить свой слух, если это могут даже птицы?

Не только возраст и шум приводят к утрате не способных к регенерации волосковых клеток; врожденные дефекты и патологии, инфекции и действия лекарств также могут вызывать потерю слуха. Постоянная сенсоневральная потеря слуха распространена очень широко: ею страдают 10% населения. На сегодняшний день утраченные волосковые клетки, которые обеспечивают слух, нельзя заменить ни медикаментозным, ни хирургическим путем. Но в будущем биологическая регенерация волосковых клеток могла бы стать дополнением или даже заменой ношения слухового аппарата, и тем самым проложить путь к терапии сенсоневральной потери слуха. Удастся ли когда-нибудь заменить и кохлеарные импланты, зависит от того, насколько здоровыми будут окружающие ткани. Улитка (cochlea по-латыни) – часть внутреннего уха, в которой волосковые клетки передают акустические сигналы на слуховой нерв. Если слуховой нерв работает нормально, то он может принимать сигналы и от кохлеарного импланта.

Как протекает процесс слуха?
Недавно ученые смогли доказать, что при передаче акустических сигналов важную роль играют протеины. Один из них известен под названием синаптотагмин IV. Он обеспечивает обработку звуковых сигналов в широком диапазоне громкости. В отсутствие этого протеина мозг теряет как чувствительность к тихим звукам, так и способность к ступенчатому восприятию громких звуков. «Для понимания нарушений, ведущих к потере слуха или глухоте, нужно знать, как звук обрабатывается во внутреннем ухе. Знание этих процессов необходимо и для того, чтобы понимать, как улучшить слуховые протезы, такие, как слуховые аппараты или импланты, чтобы они создавали естественные слуховые ощущения», – объясняет Марлиз Книппер, профессор Центра слуховых исследований в Тюбингене.

Итак, крохотные волосковые клетки внутреннего уха передают акустические сигналы на присоединенные к ним нервные волокна. Вначале звуковые волны заставляют колебаться барабанную перепонку. Оттуда колебания в виде волн давления распространяются вплоть до волосковых клеток внутреннего уха. На каждой волосковой клетке имеется ровно 50 стереоцилий – крошечных сенсорных волосков диаметром до одной миллионной доли метра. Пучки волосковых клеток воспринимают звуковые колебания во внутреннем ухе и некоторые из них проводят на острие науки сигнал в виде нервного импульса дальше в мозг. В зависимости от громкости волосковая клетка активирует разное число подсоединенных к ней нервных клеток.

Первые достижения 1980-х годов
Ученый-отоларинголог Дуглас Котанче из медицинского колледжа Бостонского университета очень давно занимается исследованиями регенерации волосковых клеток. «В 1986 г. мне удалось открыть, что улитка курицы обладает способностью замещать новыми те волосковые клетки, которые погибли под действием шума. Тогда это стало потрясающим открытием, так как в то время наука полагала, что мертвые волосковые клетки ничем не заменяются и приводят к постоянной потере слуха», – рассказывает Котанче. После этого регенерация волосковых клеток оказалась в центре пристального внимания многих крупных лабораторий, особенно в США, и быстро превратилась в весьма динамичное направление исследований. Ученые надеются, поняв механизм регенерации волосковых клеток у кур, использовать его в клинических целях, чтобы вылечить потерю слуха у людей, вызванную генами, травмами или старением. «Цель моего сегодняшнего исследовательского проекта – выявление генов и протеинов, которые управляют размножением клеток и ведут к созданию новых волосковых клеток», – объясняет Котанче.

В число ведущих американских исследователей входит и Джеффри Корвин, профессор нейробиологии университета Виржинии. «Открытие того, что млекопитающие, пусть даже и в ограниченном объеме, способны к биологическому самовосстановлению волосковых клеток, позволяет надеяться, что на это способно и человеческое ухо», – говорит Корвин. Цель его исследований – поиск фармакологических методов лечения, способных повышать регенеративное воспроизводство клеток. Количество внутриклеточных и межклеточных сигналов, связанных с заменой клеток, было определено во время опытов на молодых грызунах. Эти эксперименты показали, что, начиная с определенной, очень ранней стадии развития, размножение клеток у этих животных «стопорится». «Именно этим можно объяснить то, почему уши млекопитающих и людей так уязвимы, причем это явление абсолютно уникально. Но определенные медикаменты могли бы обратить вспять процесс, который в противном случае подвергал бы наши уши риску постоянной потери слуха. Результаты исследований могут привести к повышению качества жизни многих людей, которые в настоящее время страдают пока еще необратимой потерей слуха», – выражает надежду Корвин.

Регуляция клеточного цикла: молекулярные открытия последних лет
Регенерация волосковых клеток у птиц основывается на делении опорных клеток, окружающих волосковые клетки. У млекопитающих эти клетки полностью потеряли способность к делению. Именно с этим связана фундаментальная разница между птицами и млекопитающими. Чтобы добиться регенерации волосковых клеток у млекопитающих, нужно решить проблему отсутствия у опорных клеток способности к делению. Еще в конце 1990-х гг. в Германии, в Центре слуховых исследований Тюбингена, в сотрудничестве с научными партнерами из Англии и США, был найден ключ к делению опорных клеток у млекопитающих. При отключении определенного ингибитора клеточного цикла, который выступает в роли тормоза, в лаборатории д-ра Хуберта Левенхайма было достигнуто деление опорных клеток в органе Корти (конкретном местонахождении волосковых клеток в улитке внутреннего уха) у лабораторных мышей.

Наряду с этим удалось доказать, что клетки, возникшие при этом клеточном делении, могут превращаться в волосковые клетки. Благодаря этому открытию, во-первых, было опровергнуто утверждение о том, что регенерация волосковых клеток у млекопитающих невозможна в принципе. Во-вторых, был впервые продемонстрирован механизм разработки действующих веществ, а заодно и терапевтического метода. С тех пор это исследовательское направление получило мощный импульс – от опытов на птицах оно перешло к опытам на млекопитающих.
 
Следующего прорыва сумела добиться исследовательская группа профессора Иехоаша Рафаэля из медицинского колледжа Мичиганского университета. Ученым удалось восстановить волосковые клетки, а вместе с ними и слух глухих морских свинок, которые особенно подходят для проведения подобных экспериментов благодаря большому внутреннему уху. Животным ввели ген, который вызывает рост волосковых клеток во время эмбрионального развития. Однако его применение для человеческого уха ограничено из-за сложности хирургического вмешательства и возможных побочных эффектов. Кроме того, волосковые клетки не могут расти в ухе с сильным повреждением тканей. «Поэтому моя лаборатория разрабатывает методы применения стволовых клеток, которые после этого могут развиваться в новые волосковые клетки. Интеграция стволовых клеток в ухо – крайне сложная задача, требующая радикальных и инновационных решений», – говорит Рафаэль. К сожалению, у лаборатории отсутствуют финансы на проведение этих дорогостоящих исследований. Однако ученые предостерегают от преждевременных надежд. До клинического применения этого метода может пройти еще очень много лет, так как исследования продвигаются крайне медленно. «Но мысль о том, какую пользу это может принести миллионам людей во всем мире, очень волнительна», – говорит Рафаэль.
2.jpg
Немецкий ученый добился успеха в Калифорнии
Стефан Геллер, профессор Стэндфордского медицинского колледжа и бывший выпускник Института исследований мозга имени Макса Планка во Франкфурте, занимается молекулярными основами слуха. В самом начале исследований Геллеру удалось идентифицировать ряд протеинов, которые участвуют в слуховом процессе. Затем он обнаружил, что изучение молекулярной основы слуха тормозит слишком малое число сенсорных клеток уха – волосковых клеток. Но Геллера это не обескуражило, потому что он научился выращивать волосковые клетки в пробирках с помощью стволовых клеток. Новые культуры волосковых клеток не только внесут огромный вклад в науку, но и сыграют большую роль в развитии новых методов лечения для глухих.

Стволовые клетки бывают трех видов: эмбриональные клетки, которые получают из не родившихся эмбрионов; индуцированные плюрипотентные клетки, которые обладают тем же потенциалом, что и эмбриональные клетки; и взрослые стволовые клетки, которые можно получить из разных органов человеческого тела. Взрослые стволовые клетки обычно отвечают в нашем организме за замену утраченных клеток тела. Геллер не оставил без внимания ни одной возможности – он превратил эмбриональные стволовые клетки в волосковые клетки за пределами организма. После этого они были введены в ухо куриных эмбрионов, где интегрировались в улитку. На стадии предварительных исследований ученые сумели вырастить волосковые клетки и из стволовых клеток человеческих эмбрионов. Однако Геллер подчеркивает, что на сегодняшний день успешные исследования ограничиваются лишь эмбриональными стволовыми клетками. «Мы не знаем, как поведут себя взрослые стволовые клетки, особенно во взрослом и крайне сложном человеческом ухе. Во всяком случае, я надеюсь на то, что вскоре нам удастся добиться хороших результатов с индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками».

Когда же можно будет лечить глухих людей стволовыми клетками?
Геллер призывает не предъявлять слишком высоких ожиданий к изучению стволовых клеток. «Хотя уже имеются попытки трансплантировать в ухо разные стволовые клетки, но все эти эксперименты преждевременны, потому что ученые используют не те клетки. Клеток с большим потенциалом для регенерации внутреннего уха пока еще не существует, и, судя по всему, пройдет немало времени, прежде чем научные исследования этого достигнут», – говорит Геллер. Кроме того, возможной терапией с помощью стволовых клеток смогут воспользоваться не все пациенты. Там, где разрушены не внутренние, а только наружные восковые клетки, отвечающие за усиление акустических сигналов, лучше подойдет слуховой аппарат.

В отличие от этого, терапия стволовыми клетками эффективно поможет тем глухим пациентам, у которых полностью разрушены внутренние волосковые клетки. «Хотя полное восстановление слуха вряд ли будет возможно, но, скорее всего, эти люди смогут пользоваться слуховыми аппаратами», – утверждает Геллер. Стволовые клетки, выделенные прямо из внутреннего уха, – очень ценный исследовательский инструмент. В Германии технологию стволовых клеток использует рабочая группа под руководством профессора Хуберта Левенхайма в Центре слуховых исследований в Тюбингене. При передаче этой технологии необычайно полезным оказалось тесное сотрудничество с группой Геллера. В Тюбингене стволовые клетки используются для поиска и испытания веществ, которые могут осуществить регенерацию волосковых клеток. Цель данных веществ – пробудить свойства стволовых клеток в клетках, которые уже находятся на своем месте во внутреннем ухе. Именно поэтому стволовые клетки из внутреннего уха оказывают огромное влияние на разработку таких веществ, хотя сами они в лечении и не используются.

Швейцарский коллега Геллера, ученый-отоларинголог Паскаль Зенн из университетской клиники Бернского госпиталя, тоже настроен скептически. «Предположение о том, что классический слуховой аппарат однажды отслужит свое и уступит место биологической терапии на основе стволовых клеток, звучит вполне реально. Однако никто не может сказать, когда появится такая терапия и как она будет выглядеть. 60 лет назад никто бы не поверил в то, что может появиться такая вещь, как кохлеарный имплант, а сегодня это реальный и эффективный метод лечения глухоты. Но я хотел бы особо подчеркнуть, что терапии стволовых клеток для лечения потери слуха на сегодняшний день не существует. Поэтому лично я считаю, что не стоит отказываться от слуховых аппаратов или кохлеарных имплантов в надежде на терапию стволовых клеток, так как при определенных обстоятельствах она может вовсе не появиться», – утверждает Зенн.

Вместе с тем, исследователь убежден, что пациенты с полной или частичной потерей слуха в ближайшие годы могут надеяться на появление значительно улучшенных методов лечения. «С одной стороны, слуховые аппараты и кохлеарные импланты продолжают быстро прогрессировать, становятся все меньше, и в обозримом будущем могут стать невидимыми, т.е. полностью имплантируемыми. С другой стороны, возможно, что новые медикаменты, разработанные с помощью технологии стволовых клеток, смогут защитить ухо от шума и других причин потери слуха. Стволовые клетки будут играть важную роль как при разработке имплантов, так и при создании медикаментов, потому что они впервые позволили выращивать человеческие волосковые клетки в колбе и напрямую испытывать на этих клетках субстанции и рабочие поверхности. Я прекрасно понимаю, что слабослышащие и глухие пациенты хотели бы получить более определенный ответ, например такой, что через десять лет слуховые аппараты больше не понадобятся, потому что лечение станет биологическим. Но дать такого ответа я не могу», – заявляет Зенн.

Профессор Тимо Штевер, директор отоларингологической клиники во Франкфурте-на-Майне, и младший ординатор д-р Марк Динстхубер вместе с учеными Стэндфордского медицинского колледжа сумели вырастить функциональные волосковые клетки из стволовых клеток.

Из эмбриональных стволовых клеток, а также из так называемых индуцированных плюрипотентных клеток мышей международной группе ученых удалось получить новые волосковые клетки, которые не только поразительно напоминают соответствующие клетки человеческого уха, но и действуют аналогичным образом. Это означает, что они возбуждаются в ответ на механический раздражитель, который возникает в ухе под действием звука, после чего способны передавать дальше электрические импульсы. В долгосрочной перспективе ученые надеются разработать на основе этого средство для лечения глухоты. Но в качестве следующего шага нужно повторить этот же эксперимент с человеческими клетками.

Примечание авторов: индуцированные плюрипотентные клетки – искусственные стволовые клетки, полученные из клеток кожи путем перепрограммирования, из которых можно вырастить любой тип клеток человеческого организма.

Д-р Марк Динстхубер не только руководит научным проектом в области стволовых клеток во Франкфурте, но и сам проводит фундаментальные научные исследования. Недавно он вернулся из калифорнийского Стэнфорда, где в течение двух лет трудился в одной из самых известных лабораторий в мире, занимающихся регенерацией внутреннего уха с помощью стволовых клеток. Там он работал под руководством директора лаборатории профессора Стефана Геллера, который вот уже 10 лет пытается вырастить функциональные волосковые клетки из стволовых клеток мышей. И это ему удалось, причем не только это. В ходе исследований, проведенных в лаборатории Геллера, ученые установили, что между эмбриональными стволовыми клетками, работа с которыми критикуется по соображениям морали и этики, и искусственно созданными индуцированными плюрипотентными клетками «не обнаружено больших различий в эффективности и функциональности». Говоря другими словами, они равноценны. Таким образом, индуцированные плюрипотентные клетки могут стать многообещающей альтернативой.

Несмотря на потенциальные возможности своих исследований, Динстхубер часто вспоминает о сказочных условиях в Стэнфорде. «Исследования стволовых клеток в Калифорнии поощряются так, как ни в какой другой стране мира, и ни в каком другом американском штате. Поэтому все ученые, которые хотят заниматься стволовыми клетками, мечтают очутиться в Калифорнии». Но, несмотря на сложные условия в Германии, Динстхубер намерен проводить и углублять свои исследования во франкфуртском коллективе под руководством профессора Тимо Штевера, наряду с клинической деятельностью.

3.jpg

Потенциал у терапии стволовыми клетками присутствует в любом случае. Потому что во многих других областях медицины, например, в исследованиях сердца или мозга, ученые продвинулись вперед гораздо дальше, чем в области отоларингологии, утверждает Динстхубер. Что касается внутреннего уха, то сегодня, благодаря результатам новейших исследований, ученые возлагают большие надежды на стволовые клетки. «Можно с уверенностью сказать, что, наряду с медикаментозной и генной терапией потери слуха, этот метод является третьим основным принципом лечения. Более того, в данный момент он кажется наиболее перспективным из них». Но до того, как лечение стволовыми клетками можно будет применить к людям, должно пройти еще немало времени. «На следующем этапе нужно провести эти эксперименты применительно к человеческим стволовым клеткам. Если все пройдет успешно, мы вырастим человеческие волосковые клетки в пробирке. После этого нужно будет воспроизвести все это в живом организме, то есть трансплантировать клетки в живой организм – сначала животного, а затем и человека», – описывает Динстхубер дальнейшие шаги.

Однако, прежде чем продолжать эксперименты, оба ученых должны подать соответствующие заявки и собрать необходимые средства. Финансирование таких проектов – дело трудное и тяжелое, говорит Штевер, так как потеря слуха, хотя и является серьезной проблемой, не привлекает особого внимания общественности, в отличие, например, от онкологии. Хотя Франкфуртский университет выделил средства, требуемые для начала работы, денег на их продолжение пока еще нет.

Исследования слуха считаются очень трудными, в один голос утверждают ученые. До сих пор это было в первую очередь связано с относительно малым количеством волосковых клеток (в слуховом органе живого существа им имеется ровно 15 000). И доступ к этому небольшому количеству экспериментального материала еще и сильно затруднен. Поэтому волосковые клетки, которые можно в неограниченном количестве производить из стволовых клеток, будут иметь колоссальное значение не только для создания новых методов лечения, но и для проведения других исследований и тестов, уверены Штевер и Динстхубер.

Будущие перспективы: самоизлечение слуха
Еще одним интересным методом, помимо замены или имплантации волосковых клеток, может стать запуск их регенерации. Многие виды животных, как, например, птицы и земноводные, способны в течение нескольких недель регенерировать волосковые клетки. При этом так называемые опорные клетки преобразуются в волосковые. Почему млекопитающие лишены таких способностей к самоизлечению, хотя у них тоже есть опорные и волосковые клетки, пока еще неясно.

Как утверждает Штевер, еще одним интересным терапевтическим методом в будущем может стать улучшенная защита волосковых клеток от шума (например, «медикаментозная защита слуха при посещении дискотеки») и других вредных факторов, а также восстановление уже имеющихся в организме, но поврежденных, волосковых клеток. Хотя до сих пор непонятно, как вводить медикаменты во внутреннее ухо, сетует он. При работе с глазами все гораздо проще. «Вы сразу видите клетки сетчатки, для этого достаточно только заглянуть в глаз. А в ухе нам не просто приходится иметь дело с очень ограниченным количеством волосковых клеток. Они находятся под защитой самой твердой кости человеческого организма и вообще любого живого существа – височной кости, да еще и спрятаны в улитке, сложной трехмерной структуре».

Хотя ухо имеет гораздо более сложную структуру, чем глаз, восстановление зрительных функций дается труднее, чем слуховых. Потому что ухо на самом деле организовано достаточно просто и основная обработка звука протекает в мозгу. Кроме того, каждый участок улитки связан с точно определенной высотой тона. И сложность обработки возрастает по мере приближения к головному мозгу (улитка – ствол мозга – средний мозг). В отличие от этого, глаз обрабатывает большую часть раздражителей (цвет, движение, яркость и т.д.) прямо в сетчатке. Поэтому имитировать зрение техническими средствами гораздо труднее, чем слух. В области слуха технические подходы действуют так хорошо еще и потому, что «слух в принципе можно обмануть, так как большая часть обработки происходит не во внутреннем ухе, а в мозгу».

Именно поэтому как слуховой тренинг владельцев слуховых аппаратов, так и реабилитация владельцев кохлеарных имплантов дают выраженный эффект, заявляет Штевер. Даже если человек носит слуховые средства довольно давно, целенаправленный тренинг в любом случае позволяет улучшить его достижения.

Разнообразные области применения
Независимо от того, как и когда станет возможной регенерация или замена волосковых клеток, она будет иметь самые разные области применения. «Утрата волосковых клеток ведет к потере слуха, к глухоте, к тиннитусу. Волосковые клетки имеются и в органе равновесия. В этом случае их утрата вызывает вестибулярные нарушения. Это значит, что все эти болезни потенциально можно будет излечить, если нам удастся заменить эти волосковые клетки», – так описывает Динстхубер возможные шансы.

Но до тех пор, пока эта биологическая альтернатива сможет заменить технические средства, такие, как кохлеарные импланты или слуховые аппараты, нужно провести много исследований. Оба ученых призывают не питать преждевременных надежд. Согласно их оценке, потребуется от 10 до 15 лет кропотливых фундаментальных научных исследований, прежде чем эта терапия может быть предложена пациентам. В переходной стадии вначале можно будет подумать о возможностях комбинированного применения. В этом случае нужно попытаться регенерировать волосковые клетки, чтобы улучшить их функционирование, и тем самым повысить успех кохлеарных имплантов и слуховых аппаратов. По словам Динстхубера, исследования еще не скоро приведут к тому, что эти технические аппараты отомрут за ненадобностью.

ВКонтакт Facebook Одноклассники Twitter Яндекс Livejournal Liveinternet Mail.Ru



<-Назад в раздел




Оптовые поставки оборудования Доступная среда
Юбилей Компании - 20 лет!

Контактная информация

141195 , г. Фрязино, МО
Заводской проезд, д.3а

+7 (495) 792-02-10