Основные приоритеты в развитии биомедицинских технологий для здравоохранения России Современные возможности получения новых инновационных технологий Заведующий НИЛ клеточных технологий СПб Государственной Медицинской Академии Последипломного образования, генеральный директор ООО «Покровский банк стволовых клеток», профессор Санкт-Петербургского Государственного Университета, Член Экспертной Коллегии Инновационного Фонда «Сколково» доктор мед. наук Смолянинов А.Б. Санкт-Петербург 2011 г .
49
Embed
Alexander smolyaninov the main priorities of biomedical development
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Основные приоритеты в развитии биомедицинских технологий для
здравоохранения РоссииСовременные возможности получения новых
инновационных технологийЗаведующий НИЛ клеточных технологий СПб Государственной Медицинской
Академии Последипломного образования, генеральный директор ООО «Покровский банк стволовых клеток», профессор Санкт-Петербургского
Государственного Университета, Член Экспертной Коллегии Инновационного Фонда «Сколково» доктор мед. наук Смолянинов А.Б.
Санкт-Петербург2011 г.
Клеточные технологии Генные технологии Создание фармбиопрепаратов на основе стволовых клеток
Создание фармбиопрепаратов на основе фибробластов Создание биопрепаратов на основе цитокинов (G-CSF, FGF) Метаболомика (изучает обмен веществ в клетке, моделирует метаболизм, исследует совместимость функционирования материальных элементов биологической системы, ускоряет процесс создания лекарственных препаратов)
Транскриптомика (изучает структуру и динамику транскриптома – это второй уровень фенотипа. Информация, необходимая для формирования структуры транскриптома, закодирована в геноме и может быть выявлена при его изучении)
Основные приоритеты в развитии биомедицинских технологий для здравоохранения России
Геномика: функциональная, структурная (наука изучающая геномы. Объектом изучения являются геномы всех организмов, не только человека. Одно из направлений геномики - воссоздание суммарной карты метаболических путей живого, состоящей из частных метаболических карт, характерных для каждого организма)
Протеомика: клиническая, структурная, функциональная, протеомика гемостаза (направление молекулярной биологии, занимающееся сравнительным изучением клеточных протеомов, наборов белков данной клетки в данной фазе ее развития в определенный момент времени)
Биоинформатика (вычеслительная биология): программы докинг и Modeller (позволит снизить срок проектирования препарата с 5-6 лет до нескольких месяцев)
Биологический анализ изображений и молекулярное моделирование
Grid-технологии
Основные приоритеты в развитии биомедицинских технологий для здравоохранения России
Основные приоритеты в развитии биомедицинских технологий для здравоохранения России
Основные задачи:
- Внедрение фундаментальных разработок в практическое здравоохранение- Преподавание основ молекулярной биологии, медицинской генетики в медицинских ВУЗах- Формирование диссертационных исследований на основе современных понятий в области клеточной и генной биологии, молекулярной медицины- Коммерциализация биотехнологических продуктов- Распространение информации в средствах массовой информации о новых инновационных технологиях, открытиях
Биомедицинские технологии для практического здравоохранения
Клеточные и генные технологии, геноми-ка, протеомика, био-
информатика
Гепатология Урология Нефрология
Пульмонология Эндокринология
Онкология Гематология Кардиология
Кардиохирургия
Педиатрия Ревматология Дерматология
ХИРУРГИЯ ТЕРАПИЯ
ИММУНОЛОГИЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МЕДИЦИНА
Термические поражения
Нейрохирургия Неврология
Рост трансплантаций в регенеративной медицине в мире. Трансплантация стволовых клеток пуповинной крови составляет в 2009 г. – 40% всех аллогенных
трасплантаций (пуповинная кровь–белый цвет, стволовые клетки периферической крови – серый цвет, костный мозг - черный цвет) (Anjali S.
Advania and Mary J. Laughlinb, 2009).
В 2007 г. объем мирового рынка, связанного воздействием на организм на клеточном уровне, оценивался в 26,6 млрд. долл.
В 2010 г. ожидался его рост до 56 млрд. долл. В 2012 г. – до 76 млрд. долл. Подсектор этого рынка, связанный с клеточной терапией, включающей СК, цитокины и ростовые факторы оценивался в 13 млрд. долл. в 2005 г., и ожидался его рост до 21 млрд. долл. к 2010 г.
Взаимодействие биотехнологий и регенеративной медицины
нейрохирургия кардиохирургия травматология и ортопедия
трансплантаци-онная хирургия
термические поражения
офтальмология
Иммуногистохимия клеток и тканей гемограмма биопсия лимфоузлов и костного мозга иммунофенотипирование стволовых клеток серологическое и молекулярно-биологическое определение антигенов системы HLA
секвенирование генома индивида генетическое тестирование определение жизнеспособности стволовых клеток
оценка иммунитета определение онкомаркеров диагностика внутриклеточной инфекции
ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ РЕГЕНЕРАТИВНАЯ МЕДИЦИНА: РЕГЕНЕРАТИВНАЯ НОРМАЛЬНАЯ И ПАТОЛОГИЧЕСКАЯ АНАТОМИЯ,
РЕГЕНЕРАТИВНАЯ НОРМАЛЬНАЯ И ПАТОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ, БИОФИЗИКА, БИОХИМИЯ И ГИСТОЛОГИЯ РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЫ
КАФЕДРА РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЫНИЛ КЛЕТОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Более 950 миллионов человек в развитых странах страдают заболеваниями, потенциально излечимыми методами регенеративной медицины
Количество таких пациентов существенно возрастет по мере расширения показаний к клеточной и генной терапии в регенеративной медицине
Революционные достижения в этой научной области позволили врачам использовать высокие клеточные технологии в регенеративной медицине для лечения заболеваний, против которых бессильны самые современные медикаменты
Полученный опыт отечественных и зарубежных ученых позволяет сделать вывод о необходимости систематизации накопленных знаний о закономерностях использования потенциала биологических свойств клеток в медицине в рамках отдельной медицинской дисциплины – регенеративной медицина
Покровский банк стволовых клеток, Санкт-Петербург
Предприятие зарегистрировано в январе 2007 г. Начало работы и получение Федеральной лицензии на клеточные и генные технологии январь 2009 г.
Стоимость предприятия 400.000.000 рублей Форма собственности – частное предприятие Основная цель: соединить инновационные биотехнологии и практическое здравоохранение для получения современной молекулярно-генетической диагностики, получения новых биопродуктов и вывода данных технологий на медицинский рынок
Задачи: разработка современных инновационных биотехнологий в области клеточных и генных технологий для регенеративной медицины
Покровский банк стволовых клеток, Санкт-Петербург
Штат сотрудников 45 человек Планируемое расширение до 75 человек Биотехнологи 22 человека Средний возраст биотехнологов 24,5±2,6 года Криогенные инженеры 2 человека Врачи 5 человек, планируемое расширение до 10 человек
Научный состав: профессоров 2 человека, докторов медицинских наук 3 человека, кандидатов медицинских наук 2 человека, кандидатов биологических наук 3 человека, аспиранты 12 человек
Основные центры взаимодействия: НИЛ клеточных технологий СПб МАПО, Медицинский факультет СПбГУ, Институт цитологии РАН, РНИИ Гематологии и Трансфузиологии ФМБА МЗ и СР РФ
Покровский банк стволовых клеток, Санкт-Петербург
Научные работы, публикации, изобретения за 2009-2010 г.:
- Научные публикации – 12- Монографии - 1- Выступление на Международных Конгрессах (Испания, Китай, Франция, Япония) – 8
- Выступления на Всероссийских Конференциях, Конгрессах, Съездах - 24
- Грант РФФИ – 1 (в работе)- Грант Комитета по науке и высшей школе Правительства Санкт-Петербурга -1 (выполнен)
- Получено 12 патентов на изобретения в области клеточных технологий
Подготовка биотехнологов• Санкт-Петербургский Государственный Университет
• Санкт-Петербургский Государственный Технологический Институт (Технический Университет)
• Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет
• Санкт-Петербургский Государственный Университет Низкотемпературных и Пищевых Технологий
Подготовка врачей• Военно-медицинская Академия им. С.М. Кирова
• Санкт-Петербургская Государственная Медицинская Академия им. И.И. Мечникова
• Санкт-Петербургский Государственный Медицинский Университет имени академика И.П. Павлова
• Санкт-Петербургская Педиатрическая Медицинская Академия
Публикации Покровского банка стволовых клеток и патенты на Публикации Покровского банка стволовых клеток и патенты на изобретения в области клеточных технологийизобретения в области клеточных технологий
Структура Покровского банка стволовых клеток
Лаборатория по выделению стволовых клеток Лаборатория культивирования стволовых клеток Лаборатория культивирования фибробластов Банк стволовых клеток крови пуповины, костного мозга и жировой ткани
Банк спермы Регистр доноров стволовых клеток пуповинной крови с
HLA-типированием Лаборатория выделения ДНК Лаборатория цитогенетики Лаборатория генной диагностики (секвенирование ДНК) Лаборатория HLA–типирования низкой и высокой степени разрешения
Лаборатория определения длины теломер хромосом Консультативный научный совет
Практическая работа Покровского банка стволовых клеток
Выделение
SEPAX в работе …
«После появления системы Sepax
вопроса,чем оборудовать
вновь открываемый банк стволовых
клеток, больше нет»
РАСФАСОВКА И ПРОГРАММНОЕ ЗАМОРАЖИВАНИЕ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК
КРИОГЕННОЕ ХРАНЕНИЕ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК В РЕГИСТРЕ ПОКРОВСКОГО БАНКА СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК
Автономное энергоснабжение Многоуровневая система охраны Гарантия защиты от стихийных бедствий и катастроф Криогенные инженеры, криотехники Автономная система подачи жидкого азота Специализированная компьютерная система «Freezerwork» (USA)
- ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ КЛЕТОК (до и после выделения)- ГРУППА КРОВИ И РЕЗУС-ФАКТОР (ID-технология)- СОДЕРЖАНИЕ CD34+ КЛЕТОК (проточная цитофлуориметрия)- ОЦЕНКА ЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ (проточная цитофлуориметрия)- БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКИЙ И ВИРУСОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЧИСТОТЫ ОБРАЗЦА (ИФА, ПЦР)- ПОСЕВ НА СТЕРИЛЬНОСТЬ (бактериологический анализ)- ТЕСТ НА КОЛОИНИЕ ОБРАЗУЮЩУЮ АКТИВНОСТЬ КОЕ-ТЕСТ (CFC-assay)- HLA-ТИПИРОВАНИЕ НИЗКОЙ ИЛИ ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ РАЗРЕШЕНИЯ- ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ (PRONTO, Израиль)- «КАРАНТИН» (от 2 до 4 недель)
Лабораторные тесты проводимые в лаборатории Покровского банка стволовых клеток
Результат прямого ДНК-секвенирования последовательности 7 экзона гена GABRB3 клеток пуповинной крови в Покровском БСК
Графические данные автоматического секвенирования последовательности 7 экзона гена GABRB3, содержащего
полиморфизм 682+20A>G
Генетические исследования, проводимые в Покровском банке Генетические исследования, проводимые в Покровском банке стволовых клеток по мультифакторным заболеваниямстволовых клеток по мультифакторным заболеваниям
Молекулярно-генетические методы Молекулярно-генетические методы HLAHLA-типирования -типирования применяемые в Покровском банке стволовых клетокприменяемые в Покровском банке стволовых клеток
Молекулярно-генетические методы применяемые в Покровском банке Молекулярно-генетические методы применяемые в Покровском банке стволовых клеток. Консультации медицинских генетиковстволовых клеток. Консультации медицинских генетиков
Distribution of HLA-DRB1 allels
HLA-DRB1*19% HLA-DRB1*3
11%
HLA-DRB1*411%
HLA-DRB1*79%HLA-DRB1*9
2%HLA-DRB1*11
11%HLA-DRB1*12
6%
HLA-DRB1*1316%
HLA-DRB1*143%
HLA-DRB1*1519%
HLA-DRB1*163%
Распределение HLA-DRB1 аллелей, характерное для популяции Северо-Западного региона. Это подтверждает необходимость создания собственного регистра
пуповинной крови.
HLAHLA-типирование низкой степени разрешения образцов -типирование низкой степени разрешения образцов пуповинной крови Покровского банка стволовых клеток пуповинной крови Покровского банка стволовых клеток
методом методом SSPSSP
Культивирование клеток - метод, позволяющий сохранять жизнеспособность клеток и выращивать их в условиях in vitro.
Задачи культивирования: • увеличение количества стволовых клеток пуповинной крови для расширения возможностей их терапевтического применения
• анализ жизнеспособности и функционального состояния стволовых клеток
Культивирование мезенхимальных стволовых клеток Культивирование мезенхимальных стволовых клеток пуповинной крови в Покровском банке стволовых клетокпуповинной крови в Покровском банке стволовых клеток
КОЕ-тест – качественный показатель, используемый для функциональной оценки активности ГСК, полученных из пуповинной крови, костного мозга и мобилизованной периферической крови. КОЕ-тест является необходимы для контроля качества всех процедур по
обработке ГСК
Тест на колониеобразующую активность (Тест на колониеобразующую активность (CFC-assay)CFC-assay) в в Покровском банке стволовых клетокПокровском банке стволовых клеток
Задачи использования проточной цитофлуорометрии при банкировании образцов пуповинной крови:
• Определение жизнеспособности клеток в образце для создания паспорта на образец пуповинной крови
• Определение концентрации стволовых клеток в образце пуповинной крови для создания паспорта на образец пуповинной крови
Данные параметры используются для
объективизации методик по
обработке образцов пуповинной
крови
Проточная цитофлуорометрия в Покровском банке Проточная цитофлуорометрия в Покровском банке стволовых клеток (стволовых клеток (Beckman Coulter, USA)Beckman Coulter, USA)
P e rs e n ta g e o f C D 3 4 + c e lls
0 ,0 1 -0 ,1 %
0 ,1 -0 ,5 %
0 ,5 -1 %
1 -2 % 2 -3 %
Содержание CD34+ клеток в образцах пуповинной крови, костного мозга, периферической крови после выделения на Sepax S100 и перед криогенным хранением
Проточная цитофлуорометрия в Покровском БСК (результаты 2009-2010 г.). Проточная цитофлуорометрия в Покровском БСК (результаты 2009-2010 г.). Обследовано 2.100 образцов стволовых клеток ПКОбследовано 2.100 образцов стволовых клеток ПК
Оценка количества стволовых клеток в трансплантате при банкировании образцов пуповинной крови и после размораживания:
• Определение жизнеспособности клеток в образце пуповинной крови регистра доноров
• Определение количества стволовых клеток в образце пуповинной крови до и после заморозки
• Определение количества стволовых клеток для оценки длины теломер
• Определение количества стволовых клеток при культивировании образца
Оценка количества стволовых клеток в трансплантате в Покровском банке Оценка количества стволовых клеток в трансплантате в Покровском банке стволовых клеток (Счетчик клеток/Анализатор жизнеспособности - стволовых клеток (Счетчик клеток/Анализатор жизнеспособности - Beckman Beckman
Coulter, USA)Coulter, USA)
Viab ility b e fo re fre e z in g80-85%
85-90%
90-95%
95-100%
Жизнеспособность клеток в образцах пуповинной крови, костного мозга, периферической крови, жировой ткани после выделения на клеточном сепараторе
Оценка жизнеспособности стволовых клеток в Покровском БСК определяется на Оценка жизнеспособности стволовых клеток в Покровском БСК определяется на анализаторе жизнеспособности (результаты 2009-2010 г.). анализаторе жизнеспособности (результаты 2009-2010 г.).
Теломеры - перспективное направление исследований образцов пуповинной крови в Покровском БСК для характеристики трансплантата
Теломеры – это концевые участки хромосом, состоящие из повторяющейся последовательности ДНК (TTAGGG) и имеющие сложную молекулярную структуру
По каждом делении соматических клеток теломеры укорачиваются и, таким образом, ограничивают
количество делений, которые способна пройти клетка. Поэтому длина теломер является биологическим маркером старения, а так же может указывать на
злокачественную трансформацию клеток. Это важно при оценке стволовых клеток пуповинной крови
Теломеры концевые участки хромосом
По длине теломер хромосом можно определить биологический возраст на основе анализа ДНК
Анализ качества трансплантата пуповинной крови и костного мозга
Любой выход за пределы нормы – повод для серьезного обследования
Теломерный тест в Покровском БСК
Нобелевская премия по физиологии и медицине 2009
Анализ средней длины теломер хромосом в клетках лейкоцитарной фракции пуповинной крови в Покровском БСК
Результат анализа: средняя длина теломер в относительных единицах - % от контрольной линии 1301Норма 14-25% от 1301Telomere length analysis on cord blood cells by the flow-FISH methodNóra Regéczy et al., Haematologia, Vol. 32, No. 3, pp. 265–269 (2002) (проанализировано 9 образцов, среднее значение 18,5%)
Общественный Регистр Общественный Регистр доноров стволовых клеток доноров стволовых клеток пуповинной крови ПБСКпуповинной крови ПБСК
НИЛ Клеточных технологий ГОУ СПб МАПО
Медицинский факультет СПбГУ
Институт Цитологии РАН
Федеральный Центр сердца, крови и
эндокринологии им. В.А. Алмазова
Детский Ортопедический Институт им. Г.И.
Турнера
Военно-медицинская академия им. С.М.
Кирова
СПб ГМА им. И.И. Мечникова
СПб ГМУ им. Академика И.П.Павлова
ИНТЕГРАЦИОННЫЙ ПОДХОД В РАЗВИТИИ КЛЕТОЧНЫХ ИНТЕГРАЦИОННЫЙ ПОДХОД В РАЗВИТИИ КЛЕТОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЫТЕХНОЛОГИЙ И РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЫ
Институт высокомолекулярных соединений РАН, Санкт-
Петербург
Институт цитологии РАН, Санкт-Петербург
ООО «Покровский банк стволовых клеток»
ООО «Клеточные инновации»
НИЛ Клеточных технологий ГОУ СПб МАПО
НИИ детской ортопедии и травматологии им. Г.И.
Турнера
Области клинического применения стволовых клеток пуповинной крови при гематологических заболеваниях
Острые лейкозыОстрый лимфобластный лейкозОстрый миелобластный лейкоз Болезни, связанные с патологией пролиферации миелоидного ростка Острый миелофиброз Идиопатический миелофиброз Наследственные нарушения метаболизмаМукополисахаридоз Адренолейкодистрофия Наследственные расстройства иммунной системыАтаксия-телеангиоэктазия Болезнь КостманнаБолезнь Диджорджа