Такой сценарий мог случиться только в нашей реальности, в Израиле. Профессора Лиран Шлуш и Амос Танаи из Научного института им. Вейцмана в течение многих лет изучали изменения, происходящие в крови, чтобы выявить процессы развития лейкемии еще на ранних стадиях. Но не успели они представить свое исследование для публикации, как иранская ракета попала прямо в здание их лаборатории, угрожая уничтожить образцы, данные и результаты многолетней работы. Каким-то образом образцы удалось спасти, и теперь, когда разрушения все еще свежи, а сама лаборатория закрыта, эти два профессора публикуют революционное открытие в научном журнале Nature Medicine.
Инновационный анализ крови, разработанный двумя израильскими учеными, успешно обнаруживает процессы развития лейкемии на ранних стадиях и впервые позволяет предсказать скорость старения системы кроветворения – и все это без необходимости болезненной процедуры извлечения костного мозга.
В последние годы лаборатории профессоров Шлуша и Танаи глубоко изучают биологию кроветворной системы, чтобы понять процесс ее старения. Команда исследователей задала себе вопрос: почему некоторые люди становятся более восприимчивыми к болезням с годами?
Исследовательские группы, в состав которых входят врачи, биологи и специалисты по обработке данных, отслеживали изменения в стволовых клетках, ответственных за кроветворение, в том числе появление генетических изменений в них примерно у трети людей в возрасте старше 40 лет. Эти изменения не только увеличивают риск развития лейкемии, но также связаны с сердечно-сосудистыми заболеваниями, диабетом и другими возрастными болезнями.
"В процессе старения стволовые клетки – клетки, из которых образуются все клетки крови – претерпевают генетические мутации, – объясняет проф. Шлуш, декан медицинского факультета института им. Вейцмана и научный сотрудник отдела молекулярной клеточной биологии. - С годами эти клетки накапливают мутации и постепенно начинают доминировать в системе кроветворения: вместо того, чтобы дифференцироваться и производить другие клетки крови, они застревают на ранней стадии дифференцировки и просто производят самих себя и не развиваются дальше. Это снижает выработку нормальных клеток крови и нарушает процесс их производства. Поэтому это, в конечном счете, вызывает заболевания с очень высокой смертностью, такие как различные виды рака крови".
Проблема, по словам профессора Шлуша, заключается в том, что своевременно диагностировать эти заболевания очень сложно – ибо дефектные клетки расположены глубоко в костном мозге и не могут быть обнаружены при регулярных анализах крови. По этой причине при подозрении на проблему принято проводить анализ костного мозга – сложную процедуру, которая не лишена недостатков.
"Это очень болезненная процедура, которая проводится под седацией или местной анестезией: в кости просверливается отверстие для извлечения из нее образца, – говорит он. – Это дорогостоящий и сложный тест, требующий высокого уровня мастерства – и иногда он не дает однозначного ответа. Бывают случаи, когда расшифровка клеточного профиля подлежит интерпретации, и иногда врачи расходятся во мнениях между собой, пытаясь понять, нормальна ли исследуемая клетка".
►Анализ крови для диагностики многих заболеваний
Исследователи стремились разработать анализ крови, который заменил бы анализ костного мозга для обнаружения и идентификации тех же мутаций в стволовых клетках. В рамках исследования они сосредоточились на миелодиспластическом синдроме (MDS), развивающемся с возрастом, при котором стволовые клетки системы кровообращения не созревают должным образом в зрелые формы. Этот синдром имеет большое значение для ранней диагностики, так как он может привести к тяжелой анемии и даже перерасти в один из самых распространенных видов лейкемии у взрослых – острый миелобластный лейкоз (AML). До сих пор диагноз основывался, как уже упоминалось, на взятии образцов костного мозга.
"В этой конкретной статье мы говорили о миелодиспластическом синдроме, но в целом описанный мною процесс происходит при многих заболеваниях. Просто в этой статье мы выбрали одно распространенное заболевание, чтобы показать осуществимость того, что мы делаем, – объясняет профессор Шлуш. – Один и тот же тест, разработанный нами, может диагностировать множество заболеваний крови, потому что все они начинаются с одних и тех же стволовых клеток, развитие которых нарушается и ведет к разным болезням".
В рамках исследования команда во главе с докторами Нили Форер, Нимродом Раппопортом и Ореном Мильманом, а также в сотрудничестве с врачами и исследователями из Израиля и США, показала, что клетки системы кроветворения – стволовые клетки, которые время от времени мигрируют из костного мозга в кровоток – несут информацию, необходимую для диагностики миелодиспластического синдрома.
"Нам нужно было найти очень малое число редких клеток – одну на миллион клеток крови. На каждый миллилитр приходится очень мало их, и нам пришлось каким-то образом выделять их из множества нестволовых клеток, чтобы оценить их состояние как нормальное или патологическое по множеству параметров, работая с очень малым количеством биоматериала", — говорит проф. Шлуш.
Поскольку требовался анализ огромного количества информации, проф. Шлуш объединился с проф. Амосом Танаи. "От каждой клетки мы получаем десятки тысяч фрагментов информации, на основе которой надо поставить диагноз. Именно здесь на сцену выходит проф. Танаи, эксперт в области анализа данных. Сотрудничество врача-исследователя и специалиста по анализу массивов данных привело к результату".
►Альтернатива анализу костного мозга
Вот как это было реализовано на практике: проф. Шлуш и его команда пригласили в институт им. Вейцмана самых разных испытуемых различного возраста. "Мы взяли образцы их крови. Из нее мы выделили образцы редких клеток и проанализировали информацию, – говорит он. – У пожилого человека эти клетки выглядят иначе, чем у молодого, у мужчины – чем у женщины, и у человека с высоким уровнем липидов крови – также наблюдаются отклонения. Мы описали эти клетки, а затем пригласили 80 больных людей и сравнили их клетки со здоровыми. Так мы узнали, чем каждая клетка больного человека отличается от таковой у здоровых людей".
Полученная информация позволила исследователям открыть новые факты о самом процессе старения – факты, которые ранее были доступны только с помощью анализов костного мозга.
"Теперь мы можем глубоко изучить механизмы, которые приводят к старению системы кроветворения. Если мы будем лучше понимать их, мы сможем остановить развитие патологий", – говорит проф. Шлуш, добавляя, что результаты этой научной работы уже изучаются в рамках масштабного клинического исследования в нескольких медицинских центрах по всему миру.
►Как спасли результаты многолетних исследований из разрушенной лаборатории
За несколько дней до публикации исследования лаборатория проф. Шлуша получила прямое попадание иранской ракеты. Материалы были отправлены для публикации еще до атаки, но ущерб угрожал не только исследовательской инфраструктуре в целом, но и результатам работы ученых, чувствительным образцам и данным, накопленным за многие месяцы.
"Моя лаборатория находится в здании, в которое попала ракета, – говорит профессор. – К счастью, сама лаборатория пострадала меньше, но все здание долгое время было признано непригодным для использования. Когда мы узнали о повреждениях и об отключении электричества, нам стало ясно, что нужно действовать быстро. Все биологические образцы – наши и других исследователей – хранились в морозильных камерах, которые могли перестать работать".
Ранним утром, когда ситуация позволила, профессор Шлуш и группа студентов вошли в разрушенное здание в попытке спасти то, что было возможно. "Мы работали часами. Мы извлекали образцы как своей работы, так и относящиеся к исследованиям коллег – мы просто не переживали за себя, а бегали из морозильной камеры в морозильную камеру, чтобы сохранить все, что возможно. Трудно сказать, сколько лет работы могло пойти насмарку.
Найти новых испытуемых, повторно собрать образцы – это практически невозможно. Поэтому всем нам было ясно: мы должны сохранить то, что имеем. Все, кто мог помочь, помогали. Среди руин нам удалось сохранить результаты научных исследований. И сейчас, при всех трудностях, мы проводим реорганизацию – и станем более сильными. Это всего лишь небольшая задержка. Мы не останавливаемся", – заключает он.
Перевод: Даниэль Штайсслингер