Генетические тесты, которые позволяют подобрать фитнес-программу или узнать о творческих способностях ребенка, за пять лет в превратились из наукоемкого продукта в массовый сервис. Скрининги на основе таких тестов предлагают около десятка специализированных компаний, а услуги по расшифровке структуры ДНК появились в популярных сетях лабораторий.

Какие российские компании, работающие в сфере генетических исследований, привлекают к себе внимание инвесторов?

«Генотек»

Компания «Генотек», которая первой взялась за популяризацию генетических исследований в 2010 году, 9 февраля 2016 года получила в ходе очередного раунда финансирования $2 млн от группы инвесторов во главе с генеральным директором и совладельцем «Русагро» Максимом Басовым и бывшим руководителем администрации президента России Александром Волошиным. Это второй крупный раунд для стартапа – в конце 2013 года он получил $500 000 от фонда RuStarsVentures.

«Генотек», основанная выпускниками МГУ Артемом Елмуратовым и Валерием Ильинским, делает ставку на максимально широкую линейку тестов для обычных пользователей. Примерно за 15 000 рублей можно получить тест о наследственных предрасположенностях к той или иной группе болезней или тест для подбора персональных тренировки и диеты. Каждое новое исследование компания продает почти за 5000 рублей. Базовый комплексный тест, самый популярный, обойдется в 15 000 рублей, полная расшифровка генома – в 425 000 рублей. Средний чек покупателя превышает 20 000 рублей. За 2015 год «Генотек» удвоила количество тестов, говорит Елмуратов. В рублевом выражении выручка проекта за два года выросла в 2-3 раза, но в долларовом эквиваленте оказалась меньше ожидавшихся $2 млн из-за скачков валютного курса, поясняет предприниматель.

Около половины доходов «Генотеку» приносят исследования для научных лабораторий – например, компания изучала новые штаммы вирусов, в частности туберкулеза, а также геном десятков онкологических пациентов, с анализом их опухолей и здоровых клеток. Обращаются в «Генотек» и археологи – для ДНК-анализа найденных останков. Средняя стоимость таких исследований – сотни тысяч рублей. Создатели проекта экспериментируют и сами – например, разрабатывают методы генотипирования для определения породы собак, но пока не встретили энтузиазма у заводчиков.

Половину полученных инвестиций компания потратит на оборудование роботизированной лаборатории в районе метро «Курская» в Москве. Она откроется в ближайшие месяцы, обещают создатели «Генотека». Во-первых, многие операции (например, выделение ДНК из слюны, клонирование и первичное тестирование фрагмента цепочки нуклеотидов) можно передать из рук человека роботу, во-вторых – в лаборатории будут прозрачные стены, так что новый медико-генетический центр станет и инструментом маркетинга. Остальная часть средств пойдет на расширение штата ученых, запуск новых тестов и продвижение услуг.

Российский рынок ДНК-тестов Елмуратов оценивает в $10-20 млн, в ближайшие годы он вырастет до $100 млн, считают основатели «Генотека». По итогам 2016 года компания рассчитывает заработать $2 млн, около четверти этой суммы может обеспечить экспорт – стартап планирует проводить исследования в сфере биоинформатики (от сборки генома до специфических задач по анализу данных) на 20-30% дешевле, чем американские и европейские конкуренты. «Продавать в долларах, оплачивая труд российских специалистов в рублях, – хорошая стратегия для российского стартапа», – признает Елмуратов.

«Геноаналитика»

Компания «Геноаналитика» смогла выделиться на фоне конкурентов, первой в России предложив наряду с другими генетическими тестами определение заболеваний плода по крови матери. Несколько лет назад в возможности таких исследований вообще сомневались – ученые вели споры о том, есть ли внеклеточные ДНК малыша в крови беременной. Поэтому когда в 2011 году Егор Прохорчук (на фото), сооснователь «Геноаналитики», прочитал в одном из научных журналов о начале клинических испытаний неинвазивного пренатального тестирования, он загорелся идеей для бизнеса.

На тот момент компания, основанная учеными из разных российских институтов в сфере молекулярной биологии, больше двух лет продавала услуги по расшифровке и интерпретации генома на основе анализа микроматрицы. Это были те самые тесты, которые позволяют по нескольким каплям слюны диагностировать носительство мутаций, распространенных моногенных заболеваний, как и у американского первопроходца 23andMe. «Геноаналитика» была первой в России, кто предложил эту услугу массовому рынку.

Затем Прохорчук понял: скрининг, позволяющий определить синдром Дауна и других заболеваний, связанных с отклонениями в числе хромосом в ДНК плода, станет «горячей» темой, и подключил ученых для разработки собственной технологии. Обычно для диагностики хромосомных аномалий у будущего новорожденного нужен забор околоплодных вод, с проколом плодного пузыря, что повышает риск выкидыша. Поэтому куда безопаснее использовать генетический метод, по крови из вены. Исследование по методике «Моего гена» уже прошли более 3000 женщин. Они часто заказывают и тесты по анализу генетических причин выкидышей, мертворождения или бесплодия – с этими исследованиями «Геноаналитика» также стала первопроходцем. Результаты ДНК-тестов дополняют УЗИ, биохимические анализы и другие исследования беременных женщин и плода, так что обычно пациентки приходят по направлению от врачей из клиник. Клиенты же услуг персонального генетического тестирования, как правило, определяют важность технологий сами.

Сегодня в линейке «Геноаналитики» – пять групп пакетов исследований, от исследования для подбора лекарств до тестов на выявление предрасположенности к полигенным заболеваниям вроде рака молочной железы. В каждом из тестов – анализ нескольких десятков показателей. Комплексный базовый тест обойдется в 30 000 рублей. В собственные технологии ДНК-диагностики и оборудование лабораторий основатели «Геноаналитики» инвестировали около $5 млн. «Зато мы смело можем говорить, что тесты на предрасположенность более чем к 50 заболеваниям, передающимся по наследству, делаются полностью в России и по своей системе анализа ДНК», – говорит гендиректор компании Юлия Ахтительнова.

Выручка «Геноаналитики» по итогам 2015 года составила около $1,1 млн, бизнес вышел в прибыль еще в 2012 году. Около половины доходов приносят анализы для врачей и научных лабораторий, затрудняющихся в постановке диагноза в сложных случаях генетической диагностики. Когда обнаруживаются нетипичные пропуски и ошибки в последовательностях нуклеотидов, сверить замены в геноме конкретного человека с созданной базой опасных модификаций сложно.

В 2016 году «Геноаналитика» рассчитывает увеличить выручку как минимум в полтора раза. «Конечно, медицина – консервативная и скованная стандартами отрасль, продвигать здесь услуги нелегко. Наши тесты недешевые, а снизить цены не получается из-за кризиса, так что технологии входят в жизнь не так активно, как бы нам хотелось. Нужно, чтобы такие методы появлялись в стандартах диагностики Минздрава, тогда более точный и безопасный скрининг станет массовым», – подытоживает Ахтительнова.

Oftalmic

Компания Oftalmic нашла свою нишу на рынке – она продает тесты «под ключ» для диагностики офтальмологических заболеваний. Создатель проекта Марианна Иванова, офтальмолог с большой клинической практикой, еще в 2008 году замечала, что и к ней, и к коллегам часто обращаются пациенты с глазными болезнями, связанными с наследственностью. Диагностировать различные виды дистрофий сетчатки, глаукому или катаракту наряду с еще несколькими десятками заболеваний исключительно в сфере офтальмологии по общему генетическому тесту с высокой точностью сложно – нужны более сфокусированные тесты, которые проводились лишь в двух лабораториях, в Москве и Санкт-Петербурге. Иванова знала, что «с улицы» и даже по назначению врача всех желающих в этих лабораториях не проверят. Так и возникла Oftalmic, сегодня предлагающая около 60 тестов только в сфере глазной ДНК-диагностики. Цены варьируются от 12 000 до 130 000 рублей. При этом Oftalmic, проанализировав клиническую картину, проводит не только подбор теста, а затем и ДНК-тестирование, но и консультацию, дает рекомендации по экспериментальному лечению.

Клиенты Oftalmic приходят по совету врачей – дифференциальные тесты обычно неизвестны широкой публике, об их необходимости рассказывают профессионалы. Так что продвигается бренд за счет «сарафанного радио» среди врачей и сотрудников лабораторий. Также Oftalmic сотрудничает с другими компаниями на рынке ДНК-диагностики. Так, тесты в сфере офтальмогенетики биомедицинского холдинга «Атлас», одного из самых известных поставщиков генетических тестов, созданы при участии проекта Ивановой. По словам основательницы Oftalmic, за глазными генетическими тестами обращаются «десятки» пациентов ежемесячно. По данным СПАРК, Oftalmic зарабатывает ежегодно лишь несколько сотен тысяч рублей, но для Ивановой искать изменения в геноме, приводящие к заболеваниям глаз, и разъяснять результаты генетических тестов – еще и важная социальная миссия.

UGENE

Офис компании «Унипро», возникшей еще в начале 1990-х, расположен в центре Новосибирского академгородка – студенты, которые приходят на стажировку и работу, могут добежать в лекционную аудиторию за 15-20 минут, а чтобы попасть на встречу с пользователями из трех известных биомедицинских институтов (Институт цитологии и генетики, Институт химической биологии и фундаментальной медицины и Институт молекулярной и клеточной биологии СО РАН), сотрудникам нужно пройти несколько сотен метров.

«Унипро» десятилетиями была одним из основных разработчиков практически всех программных решений Java-платформы (системы тестирования, компиляторы, библиотеки и др.) для Sun Microsystems. Одновременно уже восемь лет компания распространяет свободное программное обеспечение UGENE, которое служит универсальной биоинформатической средой для работы с данными для молекулярных биологов по всему миру. Софи UGENE можно скачать бесплатно для платформ Windows, Linux или Mac и работать с данными секвенирования генома, «собирать» последовательности из кусочков нуклеотидов или аминокислот, визуализировать процессы в РНК и ДНК и т.д. Также UGENE позволяет анализировать белки (работать с аминокислотными последовательностями, наглядно представлять 3D-структуры белков и др.).

Ежегодное число уникальных пользователей UGENE превышает 14 000, еженедельно ее запускают более 1000 специалистов (и это только по данным добровольной статистики, на которую дают согласие не все). Около 20% пользователей – из США, 9% – из России, остальные разбросаны по разным странам мира.

«Мы пытались продавать первые программные продукты в области биоинформатики, но продажи не шли, – говорит Юлия Данилова, заместитель директора по маркетингу «Унипро». – Распространяя софт по свободной лицензии, мы можем построить более крепкий бренд, а те, кого мы учим на семинарах, рано или поздно или могут стать коммерческими заказчиками, или приведут их к нам».

Сейчас у создателей UGENE есть несколько вариантов заработка. Некоторые лаборатории или образовательные организации покупают коммерческую лицензию за 40 000 рублей в год, получая от команды проекта консультации, быстрое исправление дефектов и т. д. Программисты UGENE также берутся за создание личной пользовательской версии программы – если заказчик будет готов отдать ее в общее пользование, то час работы обойдется примерно в 1000 рублей в час, если же это разработка исключительно под индивидуальные нужды заказчика – вдвое больше.

Пока у UGENE менее 5% платных пользователей, в ближайшие годы менеджеры «Унипро» хотят увеличить этот показатель до 10%. «Пока у нас в команде нет биологов, однако с нами работают привлеченные эксперты. Есть совместные проекты – это для нас возможность узнать о том, что нужно рынку, поработать в команде с теми, кто разбирается во всех нюансах молекулярной биологии, – говорит Ольга Голосова, продуктовый менеджер UGENE. – Модель open source позволяет быть в плотном контакте с пользователями, а значит – хорошо понимать, как улучшать продукт».

«РосГенДиагностика»

Для гендиректора компании Татьяны Никольской «РосГенДиагностика» – уже второй серьезный бизнес. В России и за рубежом ее знают как основателя GeneGo, создавшей линейку программных продуктов в области системной биологии. Софтверные решения от GeneGo, объединенные под брендом MetaCore, были предназначены для экспериментальных дисциплин, требующих анализа огромного количества параметров. Системы MetaCore помогали искать новые мишени для лекарственных препаратов и биомаркеров. Пользователями являлись крупнейшие фармацевтические и биотехнологические компании, а также ведущие мировые университеты. К концу 2000-х объем продаж измерялся десятками миллионов долларов в год, компания не снизила темпы роста выручки даже в кризисные годы. В итоге после десяти лет независимой работы GeneGo была приобретена корпорацией Thomson Reuters, сумма сделки не разглашалась.

В 2011 году Никольская задумала новый проект – создать автоматизированную процедуру генной диагностики и подбора максимально эффективного лечения для онкологических больных. В 2012 году она основала «РосГенДиагностику», к которой в течение нескольких лет присоединились бывшие ключевые сотрудники GeneGo.

Эффективность лекарственной терапии, традиционно назначаемой по принципу «одно лекарство для всех», оценивается в 25-35%. Во всем мире группы ученых ищут уникальные молекулярно-генетические изменения (генные мутации, изменения экспрессии отдельных генов) для разработки новых таргетных противоопухолевых препаратов и биомаркеров, необходимых для их назначения. На сегодняшний день, по данным Kantar Health, индивидуальный подбор лекарственной терапии с использованием биомаркеров может быть предложен только 17-20% онкологических больных. При этом существующие тесты зачастую позволяют отвергнуть неэффективную терапию, но не дают возможности подобрать альтернативные решения. Поиск и разработка новых биомаркеров может занимать от 5 до 35 лет.

«Опухоль каждого пациента уникальна, в центре внимания должен быть весь набор молекулярно-генетических изменений», – говорит Татьяна Серебрийская, директор по науке и развитию «РосГенДиагностики» (ранее – директор R&D в GeneGo).

«РосГенДиагностика» разрабатывает продукт, который позволит комплексно анализировать геномный и экспрессионный профиль опухоли (то есть определять изменения и на уровне ДНК, и на уровне РНК), а затем составлять индивидуальный молекулярный «портрет» опухоли и подбирать наиболее эффективные для лечения препараты. Такой подход позволит перестать тратить огромные суммы на неэффективную терапию. В состав разрабатываемого продукта входит набор реактивов для лабораторного анализа и программный продукт, который обеспечивает выполнение сложного анализа.

Пока «РосГенДиагностика» в начале пути, развивает технологию и проводит небольшие пилотные клинические исследования на базе Российского онкологического научного центр имени Н.Н.Блохина. Проект поддерживается фондом «Сколково» и, по словам Серебрийской, получил инвестиций из разных источников на сумму более $500 000.

В ближайшие годы основными потребителями будут фармацевтические и молекулярно-диагностические компании США и Европы, говорит менеджер «РосГенДиагностики». Компания также надеется выйти на российский рынок, несмотря на высокую стоимость анализа. В среднем на исследование одного пациента «РосГенДиагностика» тратит около $3000-5000. Так как большая часть реактивов для исследования – импорт, из-за роста курса доллара в рублевом выражении эта сумма выглядит значительной, признает Серебрийская. Хотя стоимость аналогичных исследований с использованием более простых технологий в Америке не превышает $5000-7000. «Мы надеемся, что, несмотря на сложности с закупками таргетных препаратов, подбор лечения на основе характеристик индивидуальных механизмов развития опухоли не останется «на бумаге», – надеется директор по науке и развитию «РосГенДиагностики».

OncoFinder

«В последнее десятилетие методы лечения рака ушли далеко вперед – химиотерапия действительно эффективно борется с раковыми клетками, дает высокий уровень ремиссии, – говорит Андрей Гаража, директор по развитию проекта OncoFinder. – Проблема в том, что нужно понять, какая опухоль у больного и какой именно препарат будет самым действенным. Пока это не научились делать хорошо, около 70% пациентов умирают из-за неоптимального подбора химиотерапии. Генетические анализы могут сделать его персональным, это увеличит эффективность лечения в разы и десятки раз».

OncoFinder тоже решил «спуститься» в исследованиях глубже простого анализа ДНК и исследовать нарушения в отдельных генах на уровне РНК и поведения белков. Основатели OncoFinder Антон Буздин, Николай Борисов и Алекс Жаворонков создали систему, которая анализирует более 1200 сигнальных путей, из которых около 200 в той или иной степени указывают на развитие рака. Для этого необходим анализ поведения более 10 000 белков-маркеров. Сопоставив то, как происходит активация сигнальных путей в здоровой и пораженной раком клетках, исследователи фиксируют аномалии, возникшие в раковой опухоли на молекулярном уровне. Эта статистика соотносится примерно с 250 зарегистрированными препаратами – и OncoFinder выдает список оптимальных вариантов лечения.

Буздин, Борисов и Гаража, выходцы из Института биоорганической химии РАН, зарегистрировали компанию еще в 2012 году, а затем продолжали исследования с коллегами из других институтов РАН, из МФТИ и ФМБА. В 2013 году они зарегистрировали компанию в Гонконге. С того момента OncoFinder получила от частных инвесторов более $1 млн, уверяют предприниматели. Сегодня стартап, по уверению его создателей, продает диагностические тесты по подбору оптимальной химиотерапии почти 15 российским клиникам и более чем 10 лабораториям в Германии, Швейцарии, США, Канаде и других странах. Два знакомых с финансами компании источника Forbes подчеркивают, что речь идет лишь о нескольких постоянных заказчиках.

Одни клиенты отправляют образцы в лаборатории, с которыми сотрудничает OncoFinder, и получают пакет рекомендаций с обоснованием выбора. Другие, с собственными мощностями исследований, покупают только доступ к облачному сервису OncoFinder, чтобы сотрудники их геномного центра и онкологи могли персонализировать терапию на основе своих исследований. В первом случае компания платит около 60 000 рублей за тест под ключ (в Европе цена составит около $3500), во втором – в 1,5-2 раза меньше. В России OncoFinder продает тесты и сервис с наценкой около 20%, а иногда и вовсе по себестоимости, за рубежом маржинальность продаж достигает 80%, говорят создатели проекта.

«На всех рынках генетическая диагностика рака сводится к поиску типичных мутаций, хотя на самом деле универсального индикатора рака нет, все гораздо сложнее, – говорит Гаража. – И при этом ведется подбор только десятка препаратов. В России – то же самое. А ведь государство, которое берет на себя расходы на химиотерапию и тратит по 2-3 млн рублей на курс, должно быть озабочено тщательной диагностикой и максимально точным подбором препарата. Увы, пока в эту сторону смотрят мало».

Методика OncoFinder не была широко опробована в клинической практике, и в этом риски для стартапа, считает Юрий Кукушкин, сооснователь компании Future Biotech и ранее инвестиционный менеджер венчурного фонда RusBio Ventures. «Классический подход — сначала разработать диагностический подход, потом доказать его действенность (валидировать), а затем — идти «в клинику», — комментирует Кукушкин. — Некоторые стартапы выбирают более агрессивный подход — когда на рынок выходишь быстрее и «дорабатываешь» продукт уже на рынке. В этом есть смысл — если предприниматели считают, что метод может помочь пациенту, то они стараются пойти кратчайшим путем, но нужно отдавать отчет, что соответствие требованиям регуляторов для биотех-стартапа крайне важно»

Тем не менее, OncoFinder, по словам его основателей, есть чем похвастаться. За 2015 год компания, по оценкам опрошенных Forbes инвесторов, заработала более $150 000 (сами основатели говорят о годовой выручке в $400 000). Проект ведет переговоры о новом раунде инвестиций для более активного выхода на рынки США и Европы, говорит Гаража. Также деньги нужны на исследования для персонализации химиотерапии в случаях отдельных видов рака – для распространенного рака молочной железы, приводит пример предприниматель, есть 20-25 эффективных протоколов лечения, но на практике в сценарий включают лишь 5-6 – остальные кажутся неподходящими или «лишними».

11.02.2016 Источник: forbes.ru

Смотрите #48 выпуск Дайджеста Новостей аватар-технологий. Каждую неделю мы информируем вас о самых важных событиях в сфере технологий искусственного тела, кибермедицины, робототехники, био- и нанотехнологий. Если вам нравится то, что мы делаем, делитесь ссылками, жмите лайки, оставляйте комментарии.

В этом выпуске мы расскажем об имплантируемом интерфейсе мозга-машина, который  вернет парализованным людям способность передвигаться, контролируя экзоскелет силой мысли; о первой в мире успешной заморозке и разморозке головного мозга млекопитающего без повреждения нервных клеток; о новом методе «сварки» нейронов с помощью лазера; о создании миниатюрного мозга, который можно использовать для изучения действия лекарств. Кроме того, в этом выпуске - “система печати интегрированных тканей и органов”, уникальный 3D-биопринтер, способный производить новые ткани для трансплантации.

1) Австралийские ученые создали имплантируемый интерфейс мозг-машина, который вернет парализованным людям способность передвигаться, контролируя экзоскелет силой мысли. Устройство, по размеру сопоставимое с канцелярской скрепкой, будет испытано в Королевской больнице Мельбурна в 2017 году.

Прибор получил название стентрод, он состоит из электрода на стенте, имплантируемого в кровеносный сосуд головного мозга пациента, а также из передатчика, вводимого под кожу в передней части плеча. После установки устройство способно регистрировать и записывать сигналы, идущие от двигательной коры головного мозга. После этого сигналы передаются к экзоскелету или искусственным конечностям, приводя их в движение.

Использование стентрода позволит отказаться от операции на открытом мозге – установка устройства не требует хирургического вмешательства и сопряжена с минимальным риском.

Доклинические испытания на овцах продемонстрировали биологическую совместимость прибора, а также способность захватывать высококачественные (до 190 герц) сигналы моторной коры мозга. Ранее подобных результатов удавалось добиться лишь с помощью сложных хирургических имплантаций.

Новое устройство сможет вернуть подвижность пациентам с повреждениями спинного мозга, а также тем, кто перенес тяжелый инсульт. Однако прежде чем стентрод станет доступен в продаже, пройдёт не менее 5-7 лет.

2) Исследователям из Фонда сохранения мозга впервые удалось заморозить, а потом разморозить мозг млекопитающего. Замораживание и последующая разморозка проводились очень аккуратно, что позволило сохранить целостность клеточных мембран, синапсов и избежать повреждения внутриклеточных структур.

В мозг кролика вводился глутар-альдегид, после чего орган в течение четырех часов охлаждался до -130 градусов, одновременно вводился жидкий криопротектор. При размораживании исследователи медленно нагрели мозг, а потом удалили криопротектор.

Авторы поясняют, что в результате постепенного замораживания и аккуратного размораживания не был поврежден ни один синапс. Сохранность тканей мозга до и после процедуры была проанализирована с помощью электронной микроскопии.

Новая методика, получившая название «криосохранение со стабилизацией альдегидом», в ближайшее время будет опробована на более крупном органе – мозге свиньи.

Однако, несмотря на впечатляющие результаты, авторам не удалось проверить, насколько функциональными остались нейроны после разморозки.

3) Канадские исследователи из Университета Альберты разработали метод «сварки» нейронов с помощью лазера. До этого принудительно соединить аксон одной нервной клетки с телом другой никому не удавалось.

Ученые использовали в своем эксперименте околоинфракрасный лазер. Они поместили два изолированных нейрона в питательную среду и подвели аксон одного из них к телу другого. Затем в место их контакта с точностью 0,5 микромЕтра подавали фемтосекундные лазерные импульсы.

В результате такого воздействия мембраны нейронов объединились, прочно соединив клетки.

В существующем виде разработка предназначена в первую очередь для ученых-нейробиологов, которые с ее помощью смогут прицельно соединять интересующие их нейроны. В перспективе возможно ее применение для восстановления поврежденных нервных волокон.

4) Исследователи из Университета Джонса Хопкинса создали миниатюрный мозг, который можно использовать для изучения действия лекарств, а также для выяснения причин развития различных нейродегенеративных заболеваний.

Выращивание мини-мозга 350 микромЕтров в диаметре из стволовых клеток занимает 8 недель. Процедура довольно проста, а исследования на таком мозге могут стать заменой экспериментам на животных. Дело в том, что 99% лекарств, успешно опробованных на животных, оказываются бесполезны для человека. Новая методика позволит вырастить миниатюрный мозг из клеток пациентов, страдающих тем или иным заболеванием, что даст возможность протестировать на модели лекарство, подобрав наиболее подходящую терапию.

Исследователи надеются, что в перспективе им удастся использовать мини-мозг для разработки препаратов, эффективно справляющихся с болезнями Альцгеймера, Паркинсона и аутизмом.

5) Ученые из Института регенеративной медицины в Уэйк Форесте создали Систему печати интегрированных тканей и органов - по сути инновационный 3D-биопринтер, способный производить новые ткани для трансплантации. Для доказательства работоспособности своего изобретения ученые напечатали часть челюстной кости, мышцу, а также различные хрящевые структуры, в том числе и удивительно пропорциональное человеческое ухо.

Проблема современных биопринтеров заключается в том, что они не могут производить ткани определенного размера и прочности и неспособны воспроизводить кровеносные сосуды, без которых ткани и органы не получают жизненно необходимые питательные вещества и кислород.

Новая система биопечати позволяет решить эти проблемы. Перед созданием новой ткани ученые разрабатывают специальную форму из биосовместимых полимерных материалов. После чего специальный нетоксичный гель на водной основе доставляет новые клетки к этой структуре. Временная внешняя форма позволяет удерживать форму печатаемого объекта до завершения процедуры. Специальная система микроканалов доставляет к клеткам питательные вещества и кислород.

Как только трехмерный биопринтер пройдет все необходимые испытания и получит сертификат безопасности, его можно будет использовать для производства и замены поврежденных, утраченных или пораженных болезнью живых тканей пациентов, причем в индивидуальном порядке, с учетом уникальных особенностей анатомии пациента.

Над выпуском работали: Мария Тучина и Игорь Крыжановский

Источник: https://youtu.be/fn-7FXkUqFA

Учeным удaлocь пoвыcить выживaeмocть клeтoк

Учeныe из инcтитутa peгeнepaтивнoй мeдицины Wake Forester в Сeвepнoй Кapoлинe coздaли 3d-пpинтep, пoзвoляющий c пoмoщью cтвoлoвых клeтoк пeчaтaть кoпии чeлoвeчecких кocтeй, хpящeй и мышц.
Рaбoтa oпубликoвaнa в жуpнaлe Nature Biotechnology.

Пo cлoвaм aвтopoм иccлeдoвaния, ocнoвнaя cлoжнocть, c кoтopoй cтaлкивaютcя cпeциaлиcты, выpaщивaя иcкуccтвeнныe opгaны, зaключaeтcя в тoм, чтo ткaнь дoлжнa быть oчeнь тoнкoй, пocкoльку бeз кpoвeнocных cocудoв клeтки нe пoлучaют питaтeльныe вeщecтвa и киcлopoд и гибнут.

Учeным удaлocь пoвыcить выживaeмocть клeтoк зa cчeт вcтpaивaния микpoкaнaлoв в ткaнь, кoтopыe выпoлняли функцию кpoвeнocных cocудoв.

"Нaши peзультaты пoкaзaли, чтo биoчepнилa в кoмбинaции c микpoкaнaлaми oбecпeчили cpeду нeoбхoдимую для жизни клeтoк и pocтa ткaни", - oтмeтил oдин из aвтopoв иccлeдoвaния, cпeциaлиcт в oблacти биoтeхнoлoгий Энтoни Атaлa.

Автopы иccлeдoвaния oтмeчaют, чтo тeхнoлoгия нуждaeтcя в дopaбoткe, пpeждe чeм ee мoжнo будeт вывecти зa paмки лaбopaтopных экcпepимeнтoв.

16 февраля 2016

О компании: Представитель Фонда посетил Институт регенеративной медицины в Северной Каролине

Если выбор в пользу пирожного вместо яблока стал привычным стилем жизни, то, скорее всего, вы уже подпортили своим потомкам здоровье. По крайней мере, так происходит у мышей с человеческой микробиотой. И если переход родителей на питание с оптимальным количеством пищевых волокон (клетчатки) может существенно компенсировать нанесенный их кишечной микрофлоре ущерб, то у каждого последующего поколения, сидящего на современной «западной» диете, микробиом становится всё беднее и восстанавливается после добавления клетчатки всё хуже. Часть бактериальных таксонов исчезает безвозвратно.

Проект «Микробиом человека» изучил множество микроорганизмов, но как же не растерять их разнообразие?

Клетчатка, как говорят в один голос врачи и ученые, обладает почти магическим действием на организм человека. Это общее название для большой группы молекул, в основном сложных углеводов — линейных и разветвленных полимеров. Потребление в среднем 30 граммов пищевых волокон в день — а это примерно 100 граммов пшеничных отрубей — помогает предотвратить множество заболеваний: от сердечно-сосудистых до кишечных. Однако зачастую жители развитых стран отдают предпочтение пище с жирами и простыми углеводами без пищевых волокон или с очень небольшим их количеством.

Особенность клетчатки — это то, что она не переваривается ферментами желудочно-кишечного тракта, поскольку в геноме человека закодировано менее двух десятков ферментов, расщепляющих сложные углеводы. Однако с этой задачей справляются микроорганизмы, населяющие кишечник. Они синтезируют тысячи ферментов [1], способных расщеплять именно эту группу молекул, преобразуют сахара в короткоцепочечные жирные кислоты, которые обеспечивают энергией клетки кишечника, регулируют некоторые физико-химические показатели кишечной среды, иммунные процессы и содержание глюкозы и липидов в крови.

Пищеварительные органы травоядных, в отличие от всеядного человека, успешнее справляются с задачей расщепления клетчатки, ведь она составляет бόльшую часть их рациона. Желудочно-кишечные тракты таких животных гораздо длиннее, а у некоторых даже устроены и работают немного иначе: у жвачных, например, ферментация сложных углеводов происходит не в толстой кишке, а в многокамерном желудке. Пища переваривается и за счет механического воздействия, и с помощью ферментов микроорганизмов.

Яблоко от яблони недалеко падает: потребляющие мало клетчатки мыши передают потомкам менее разнообразную микробиоту

Группа американских ученых под руководством Эрики Зонненбург (Erica D. Sonnenburg) решила проверить, изменится ли микробиота кишечника при дефиците пищевых волокон. Оказалось, что это значительно уменьшает разнообразие микроорганизмов, а у потомков питавшихся «неправильно» мышей при такой же диете микрофлора становится еще менее «пёстрой» и не восстанавливается при возвращении в рацион клетчатки — бактериальный состав в череде поколений меняется необратимо [2].

Для того чтобы получить такие результаты, исследователи заселили кишечники стерильных мышей микроорганизмами человека и держали их на рационе с высоким содержанием клетчатки. Затем животных случайным образом разделили на две группы. Мышей из контроля в течение всего эксперимента кормили одинаково — пищей с высоким содержанием клетчатки. Опытной группе семь недель давали мало пищевых волокон, а затем вернули изначальный режим питания еще на шесть недель.

При анализе операционных таксономических единиц микроорганизмов (OTU)* мышей выяснилось, что кишечная микробиота опытной группы стала менее разнообразной за то время, пока животные ели мало клетчатки. После перехода на режим питания с большим количеством пищевых волокон некоторые исчезнувшие таксоны бактерий так и не восстановили свою первоначальную численность. Состав кишечной микробиоты контрольной группы не изменялся.

* — OTU, или операционная (оперативная) таксономическая единица — абстрактное понятие, объединяющее организмы с достаточно похожими геномами (из конспектов к лекциям по «Основам биоинформатики» А.В. Тяхта). «Википедия»: «Оперативная таксономическая единица (ОТЕ, OTU) — уровень детализации, выбранный исследователем для данной работы; например, индивидуумы, популяции, виды, роды или линии бактерий». Покойный А. Гиляров писал, что с натяжкой их можно рассматривать как аналоги видов.

Далее ученые решили проверить, как будет меняться разнообразие микробиоты у потомства мышей из первого опыта в разных поколениях (рис. 1). Естественная колонизация кишечника мышат происходила посредством контакта с матерью. Четыре поколения мышей (первое — участники описанного выше опыта) питались по одинаковой схеме: контрольные получали много клетчатки, опытные — сначала мало, а потом их переводили на насыщенную пищевыми волокнами диету. Как выяснилось, ситуация усугублялась с каждым новым помётом: разнообразие кишечных микроорганизмов становилось всё меньше и всё больше отличалось от контрольной группы. Особенно страдали представители порядка Bacteroidales — известные любители клетчатки.

Неужели изменение рациона на богатый пищевыми волокнами не восстановит нормальный состав микробиоты? Оказалось, что нет. При добавлении в рацион клетчатки лишь небольшая часть бактерий «возвращалась», а 141 из 208 OTU, обнаруженных в первом поколении опытной группы, исчезла в четвертом. Репертуар ферментов, производимых бактериями для расщепления сложных углеводов, тоже сократился, однако сказать, отразилось ли это на способности разлагать клетчатку, можно будет только после дополнительных исследований.

Успешно восстановить былое многообразие кишечной микробиоты удалось лишь фекальными трансплантациями от мышей, которым давали много клетчатки. Созданная группой Эрики Зонненбург мышиная модель подтверждает, что существенное снижение разнообразия кишечной микробиоты в индустриальном мире — по сравнению с обществами собирателей-охотников и земледельцев — можно объяснить скудным потреблением пищевых волокон. И если удастся связать утрату каких-то таксонов, невосполнимую изменением диеты, с неблагоприятными физиологическими последствиями, то существует вполне реальная возможность оздоровить современную хилую «западную» микробиоту введением «традиционных» популяций.

Рисунок 1. Потеря разнообразия кишечной микробиоты при дефиците клетчатки в пище. Несколько поколений «контрольных» мышей кормили пищей с высоким содержанием клетчатки (high-fibre diet), «опытных» — с низким (low-fibre diet). У последних видовой состав кишечной микрофлоры снижался уже в первом поколении, но относительно обратимо: при возвращении в рацион пищевых волокон некоторые OTU восстанавливались. Однако разнообразие и степень восстановления у каждого последующего поколения снижались. Рисунок из [1].

Человек как суперорганизм

Человеческое тело не принадлежит ему одному — помимо его собственных клеток в нём живут и процветают многие триллионы микроорганизмов. Эволюция тоже не проходит в одиночестве: люди коэволюционируют вместе со своими микробами. Совокупность всех микроорганизмов (бактерий, архей, грибов), живущих в теле человека и на его поверхности, называют человеческим микробиомом.

Микробиом не только не вредит здоровью, но и помогает его поддерживать. Конкуренция с патогенами и изменение состава нормальной микрофлоры могут не только быть результатом болезни, но и сами ведут к системным изменениям в организме [4]. На Биомолекуле выходили подробные статьи про кишечную и кожную части микробиома: «Зоопарк в моем животе» [5], «Дом для бактерий, или что мы знаем о кожной микрофлоре» [6].

В некоторых частях кишечника — самой густонаселенной области человеческого организма — концентрация бактерий может достигать 10¹¹—10¹² клеток на грамм. Сейчас показано, что микробиом может влиять не только на иммунную, но и на эндокринную и центральную нервную системы (рис. 2), поэтому ученые рассматривают возможность лечения даже психических расстройств путем коррекции неблагоприятной микробной «сигнализации» [7].

Рисунок 2. Влияние микрофлоры кишечника на ось «кишечник—мозг» в норме и при патологии. Справа показано, как изменения состава микробной популяции кишечника могут привести к неправильной функции этой оси. Слева проиллюстрировано то, что стресс на уровне ЦНС может влиять на работу кишечника и микробиоту. Рисунок из [8].

С 2008 года развивается проект «Микробиом человека», аналогичный известному «Геному человека» [9], цели которого — охарактеризовать представителей человеческого микробиома и проанализировать их роль в поддержании здоровья и развитии патологий. Исследователи, взяв у 242 здоровых волонтеров образцы микроорганизмов из 15-18 участков тела, составили и опубликовали своеобразную «карту» человеческого микробиома (рис. 3) [10].

Не остается в стороне от микробиомного движения и Россия: совсем недавно стартовал проект OhMyGut от компании Atlas, благодаря которому можно узнать состав своей микробиоты и даже получить рекомендации по питанию [5]. А ведь это может быть очень важно — помните: беречь свой микробиом необходимо смолоду.

Рисунок 3. Карта микробиома. Инфографика составлена на основе результатов метагеномного филогенетического анализа (MetaPhlAn), проведенного в рамках проекта «Микробиом человека». Рисунок с сайта huttenhower.sph.harvard.edu.

27 января, 2016 г.   Источник: biomolecula.ru