Номинация - перспективные проекты Тема проекта Разработка

Номинация - перспективные проекты
Тема проекта
Разработка технологии использования стволовых клеток для коррекции
процессов старения в физиологических условиях и в условиях воздействия
экстремальных факторов.
Руководитель проекта
Ястребов Анатолий Петрович - заслуженный деятель науки РФ, чл. – корр.
РАМН, академик РАЕН, д.м.н., профессор, заведующий кафедрой
патологической физиологии ГОУ ВПО Минздравсоцразвития.
1
Аннотация
Проблема старения организма человека продолжает оставаться актуальным
вопросом современной медицины. Познание закономерностей старения
организма в норме и при патологии, поиск путей способных увеличить
продолжительность жизни человека определяет актуальность научной
проблемы.
Старение зависит от действия различных факторов, действующих на
организм. На современном этапе развития геронтологии и гериатрии
существует более 500 теорий объясняющих механизмы старения организма
человека. Эффективными механизмами регуляции процесса старения
являются такие механизмы, которые воздействуют одновременно на разные
патогенетические механизмы старения.
Старение организма реализуется на всех уровнях его организации, в том
числе и на клеточном. Известно, что регенераторный потенциал тканей
определяется содержанием в них стволовых клеток. С возрастом происходит
неуклонное снижение содержания стволовых клеток, вплоть до глубокой
старости. Возможность использования стволовых клеток для коррекции
процессов старения определяется их способностью дифференцироваться в
различные клетки тканей, а также способностью вырабатывать биологически
активные вещества. Проведенные в последние годы исследования показали,
что обеспечение процессов регенерации в старом организме имеет
существенные отличия от механизмов регенерации в зрелом возрасте, как в
физиологических условиях, так и в условиях воздействия экстремальных
факторов.
На сегодняшний день в отечественной и зарубежной литературе весьма
ограничено
количество
работ,
посвященных
изучению
возможности
моделирования процессов старения с использованием клеточных технологий.
При старении происходит не только выраженное снижение содержания
стволовых клеток, но и происходят существенные качественные изменения в
клетках.
2
В настоящее время в нашей лаборатории изучен механизм коррекции
процессов старения с использованием мультипотентных мезенхимальных
стромальных клеток (ММСК) на лабораторных животных зрелого и старого
возраста. Вследствие наличия у ММСК иммуносупрессивных свойств
(отсутствие на мембране ММСК MHC II класса, выработка ПГ Е2,
экспрессия
фермента
использовать
(ММСК)
в
индоламин-2,3
мультипотентные
комбинации
с
диоксигеназа)
мезенхимальные
гемопоэтическими
перспективно
стромальные
стволовыми
клетки
клетками,
способными дифференцироваться в свою очередь во все клетки крови.
Нами разработана концепция об усилении терапевтического действия на
процессы
физиологического
экстремальных
факторов
старения
сочетанной
и
в
условиях
воздействия
трансплантации
ММСК
и
гемопоэтических стволовых клеток (ГСК).
Руководитель проекта
Ястребов Анатолий Петрович - ректор СГМИ—УГМА с 1984-го по 2005 год,
заслуженный деятель науки России, доктор медицинских наук, профессор,
академик РАЕН, член – корреспондент Российской Академии медицинских
наук, заведующий кафедрой патологической физиологии. Является научным
консультантом отдела геронтологии и гериатрии Института медицинских
клеточных
технологий,
руководит
межведомственной
лабораторией
«Проблем адаптации к действию экстремальных факторов» СреднеУральского научного центра РАМН. Более тридцати лет возглавляет
Уральское
межобластное
и
Екатеринбургское
городское
общество
патофизиологов, председатель ученого совета УГМА по защитам докторских
и кандидатских диссертаций, член редколлегии 5 медицинских журналов.
Место работы - Заведующий кафедрой патологической физиологии ГОУ
ВПО УГМА Минздравсоцразвития
Рабочий тел: 214 86 91
Адрес эл. почты: [email protected]
Адрес: Ул. Репина 3.
3
Современное состояние исследований и разработок в области
реализации проекта. Новизна предлагаемого подхода по сравнению с
известными.
На сегодняшний день в отечественной и зарубежной литературе весьма
ограничено
количество
работ,
посвященных
изучению
возможности
коррекции процессов старения с использованием клеточных технологий. На
данный момент в отечественной и зарубежной литературе делаются лишь
теоретические предположения о возможном применения мультипотентных
мезенхимальных стромальных клеток с целью коррекции процессов
старения. В то же время нет практических работ, посвященных изучению
действия ММСК на процессы старения в физиологических условиях и в
условиях воздействия экстремальных факторов.
Проведенные
нами
экспериментальные
исследования
выявили
существенный терапевтический эффект трансплантированных ММСК на
процессы
физиологического
старения,
что
выражалось
в
снижении
спонтанного уровня мутагенной активности, а также в увеличении
клеточности быстрообновляющихся тканей (миелоидная ткань, эпителий
кишечника).
В
настоящем
проекте
мы
планируем
использовать
совместную
трансплантацию ММСК и ГСК, что позволит существенно усилить
направленное движение стволовых клеток преимущественно в поврежденные
ткани, а значит стимулировать терапевтический эффект. Кроме того,
сочетанная трансплантация двух видов стволовых клеток приводит к
повышению выживаемости этих клеток в тканях организма за счет
выделения ими биологически активных веществ. Учитывая умеренный
иммуносупрессивный эффект трансплантируемых нами стволовых клеток
(ММСК) не происходит развития иммунологических конфликтов.
На сегодняшний день на рынке клеточных биотехнологий имеют место
предложения по использованию стволовых клеток с косметической целью в
качестве местной терапии – внутрикожное или подкожное введение. Однако
4
отсутствуют фундаментальные работы, посвященные изучению механизмов
действия стволовых клеток при физиологическом старении и в условиях
воздействия экстремальных факторов. Отсутствуют работы по изучению
механизмов системного действия трансплантированных стволовых клеток.
Такие исследования были проведены в нашей лаборатории. Полученные
экспериментальные данные свидетельствуют о выраженном терапевтическом
эффекте ММСК и позволят начать клинические исследования и рассчитывать
на внедрение разработанных нами клеточных биотехнологий в практическое
здравоохранение. В институте медицинских клеточных технологий (ГУЗ СО
ИМКТ), создана лаборатория для выделения и культивирования стволовых
клеток. Эта лаборатория оснащена необходимым оборудованием.
Нами проведены доклинические исследования по выделению стволовых
клеток (ММСК) из плаценты и изучению их влияния на процессы
регенерации быстрообновляющихся тканей зрелых и старых лабораторных
животных
в
экстремальных
физиологических
факторов.
условиях
Изучены
и
в
механизмы
условиях
воздействия
коррекции
процессов
старения у зрелых и старых лабораторных животных после трансплантации
ММСК. Сформулирована концепция о существенном терапевтическом
эффекте в геронтологическом аспекте сочетанной трансплантации стволовых
клеток, а именно ММСК и ГСК.
Сущность предлагаемой разработки.
Разработка новой медицинской технологии, которая позволит использовать
сочетанную
трансплантацию
стволовых
клеток
мультипотентных
мезенхимальных стромальных клеток и гемопоэтических стволовых клеток
(ММСК и ГСК) для коррекции восстановления тканей в возрастном аспекте,
а также после воздействия экстремальных факторов.
Права на интеллектуальную собственность.
 1. Патент на изобретение №2394585. Способ восстановления
миелоидной ткани старых лабораторных животных после воздействия
ионизирующего излучения / Маклакова И.Ю., Гребнев Д.Ю., Ястребов
5
А.П.; заявитель и патентообладатель Государственное учреждение
здравоохранения Свердловской области «Центр организации
специализированных видов медицинской помощи «Институт
медицинских клеточных технологий» (ГУЗ СО «Институт
медицинских клеточных технологий») г. Екатеринбург. Заявка №
2008152842/14, 30.12.2008.
 2. Патент на изобретение, № 2 312 349. Способ оценки активности
миелоидного дифферона / Гребнев Д.Ю., Ястребов А.П., Друй А.Е.;
заявитель и патентообладатель Государственное образовательное
учреждение высшего профессионального образования «Уральская
государственная медицинская академия» Федерального агентства по
здравоохранению и социальному развитию (ГОУ ВПО УГМА
РОСЗДРАВА) г. Екатеринбург. Заявка 206117483/15 от.22.05.2006.
 3. Решение о выдаче патента на изобретение№2009117024/14(023388).
Способ восстановления эпителия тощей кишки лабораторных
животных после воздействия ионизирующего излучения/ Маклакова
И.Ю., Д.Ю.Гребнев, Ястребов А.П.; заявитель и патентообладатель
Государственное учреждение здравоохранения Свердловской области
«Центр организации специализированных видов медицинской помощи
«Институт медицинских клеточных технологий» (ГУЗ СО «Институт
медицинских клеточных технологий»). г. Екатеринбург. Заявка
от.04.05.2009.
 4. Решение о выдаче патента на изобретение, № 2008141199/13
(053346). Способ снятия клеток с культуральной поверхности при
проведении пассажа мультипотентных мезенхимальных стромальных
клеток / Маклакова И.Ю., Ястребов А.П., Гребнев Д.Ю.; заявитель и
патентообладатель Екатеринбург. Государственное образовательное
учреждение высшего профессионального образования «Уральская
государственная медицинская академия» Федерального агентства по
6
здравоохранению и социальному развитию (ГОУ ВПО УГМА
РОСЗДРАВА). г. Екатеринбург. Заявка от 16.10.2008.
Конкурентные преимущества.
На сегодняшний день на рынке биотехнологий нет компаний, имеющих
возможность предложить использование стволовых клеток для системной
коррекции патологических состояний организма. В то же время появляются
различные центры красоты, которые используют стволовые клетки при
внутрикожных или подкожных инъекциях. Таким образом, применяются
стволовые клетки исключительно с косметической целью, при этом
отсутствует системная коррекция патологических изменений, возникающих с
увеличением
возраста.
Центров
красоты
в
Свердловской
области,
применяющих с косметической целью стволовые клетки весьма ограничено.
Следует отметить, что работают такие центры красоты со стволовыми
клетками без лицензии на медицинскую деятельность, т.е. нелегально.
К потенциальным конкурентам также относится отделение геронтологии
Госпиталя ВОВ. Однако используемые методики по коррекции возрастных
изменений в этой лаборатории обладают малой эффективностью.
В Свердловской области ежегодно производится 30 - 40 трансплантаций в
год, главным образом они осуществляются в
ОКБ №1. Проведение
трансплантации костного мозга сопряжено с высоким риском осложнений
(иммунологические конфликты) – процент осложнений составляет от 30% до
80%.
Таким образом, давление со стороны конкурентов на изучаемых рынках
имеет место быть, но в то же время это давление не выражено, что делает
рынки привлекательными.
А. Используемые в/к и п/к инъекции стволовых клеток оказывают лишь
местное
действие.
Такая
методика
применяется
исключительно
с
косметической целью. Эффект непродолжительный и отсутствует системная
коррекция возрастных изменений в организме.
7
Б.
Геропротекторы:
антиоксиданты:
вит
Е,
вит
(селен,цинк,марганец). Главный их недостаток
эффективность
т.к.
обладают
очень
С, микроэлементы
– слабо выраженная
ограниченной
«емкостью»
для
поглощения активных форм кислорода и инактивации продуктов свободнорадикального
окисления.
Предлагаемая
новая
технология
обладает
выраженным спектром действия, что и определяет ее эффективность.
В. Трансплантация костного мозга: сопряжена с такими иммунологическими
конфликтами как реакция отторжения трансплантата, а также реакция
трансплантат против хозяина. Предлагаемый нами технология лишена этих
осложнений,
так
как
трансплантируемые
ММСК
обладают
иммуносупрессивным действием.
Г. Биологически активные вещества: Г-КСФ, ГМ-КСФ, эритропоэтин,
ИПФР-1 и др. В отличие от используемых товаров – аналогов, предлагаемый
нами продукт, вследствие хоуминга (направленного движения) воздействует
преимущественно на наиболее поврежденные клетки тканей. Такой
спецификой действия технологии - конкуренты не обладают. Ранее нами
были
проведены
исследования,
показывающие
хоуминг
ММСК
преимущественно в поврежденные ткани.
Учитывая недостаточную
эффективность технологий – заменителей,
осложнения сопряженные с их применением, можно было ожидать, что
данный
показатель
рыночной
конъюнктуры
будет
оценен
как
перспективный на обоих изучаемых рынках.
Рынок сбыта.
Ситуация на внутреннем и внешнем рынках, имеющиеся аналоги:
StemCellBusiness – сравнительно молодая высокотехнологичная отрасль в
глобальном масштабе. Лидерами отрасли являются развитые страны (США,
Европа, Япония, Австралия, Канада). В то же время, такие развивающиеся
рынки,
как
BRIC,
«азиатские
тигры» и
СНГ, являются
наиболее
перспективными с позиции высокой емкости и темпов роста, в т.ч. и за счет
экспансий и поглощений в этих регионах. Перечисленные рынки входят в
8
стадию бурного роста (в т.ч. и в РФ), которая продлится ближайшие 10 лет.
Мы отмечаем высокую инвестиционную привлекательность направлений
бизнеса, связанных со стволовыми клетками. Несмотря на новизну и пока
еще скептическое отношение большинства к данным технологиям, в мире
накапливается критическая масса исследований и разработок применения
стволовых клеток для лечения целого ряда заболеваний, обеспечивающая
прорыв в медицине в ближайшее время.
Порядок коммерциализации результатов разработки.
Руководитель проекта – Ястребов Анатолий Петрович
Гребнев Дмитрий Юрьевич: 33 года. В 2000 г. окончил ГОУ ВПО УГМА по
специальности лечебное дело. В 2006 г. успешно защитил кандидатскую
диссертацию по специальности патологическая физиология. С 2010 г.
получает второе высшее образование в ВЭШ при институте экономики
УрОРАН. В настоящее время Гребнев Д.Ю. является сертифицированным
специалистом в области клеточных культур.
Маклакова Ирина Юрьевна: 29 лет. В 2004 году с отличием окончила УГМА.
В 2010 впервые на Урале защитила кандидатскую диссертацию по стволовым
клеткам. Работает старшим научным сотрудником в ГУЗ СО "Институт
медицинских клеточных технологий", ассистент кафедры патологической
физиологии УГМА. Имеет два патента на изобретение и два положительных
решения на выдачу патента на изобретение.
Осипенко Артур Васильевич: 65 лет, доктор медицинских наук, профессор,
под его руководством защищена 2 докторские и 4 кандидатских диссертации,
автор более 220 печатных работ, 5 монографий и руководств для врачей, 15
патентов и авторских свидетельств на изобретения. Награжден золотой
медалью Всемирной выставки в Болгарии, серебряной медалью имени
Рудольфа Вирхова.
Вечкаева Ирина Викторовна: врач-геронтолог, к.м.н., доцент кафедры
патологической физиологии, автор более 40 печатных работ, 7 методических
пособий по патологической физиологии, имеет патент на изобретение.
9
Сырнев Валерий Авенирович: к.м.н., доцент кафедры патологической
физиологии, автор более 90 научных работ, 8 учебных пособий, имеет 6
авторских свидетельст.
Тренина Оксана Анатольевна: к.м.н., доцент кафедры патологической
физиологии, автор более 15 научных работ, 10 учебных пособий по
патологической физиологии.
Измайлов Ильяс Хамзиевич: к.м.н., ассистент кафедры патологической
физиологии,
ведущий
научный
сотрудник
отдела
молекулярных
медицинских технологий и лаборатории радиоизотопных исследований
ЦНИЛ УГМА, автор более 75 научных работ и учебно-методических
пособий по патологической физиологии, получено 3 авторских свидетельства
на изобретение.
Попугайло Михаил Владимирович: к.м.н,, доцент кафедры патологической
физиологии, автор более 60 научных работ, 9 учебных пособий, имеет патент
на изобретение.
На данный момент получены следующие результаты:
1. Отработана методика по выделению ММСК из плаценты и последующему
их культивированию.
2. Изучен механизм действия и получены данные о влиянии ММСК на ткани
старых и зрелых лабораторных животных в физиологических условиях и в
условиях воздействия экстремальных факторов.
3. Запланирована стажировка в НИИ гематологии и трансфузиологии г.
Минск для изучения методики по выделению и культивированию
гемопоэтических стволовых клеток из пуповинной крови.
Последовательность и сроки проведения работ по этапам и по
2011 год.
III квартал: Стажировка в Республиканский научно-практический центр
трансплантации органов и тканей на базе УЗ "9-й городской клинической
больницы" г. Минск с целью освоения методики по выделению и
культивированию ГСК. Отработка на лабораторных животных методики по
10
выделению и культивированию гемопоэтических стволовых клеток на базе
арендованной лаборатории в госпитале ВОВ.
IV квартал: закупка линейных лабораторных животных, контейнеров для
содержания и разведения линейных лабораторных животных. Приобретение
расходных материалов для культивирования ММСК и ГСК. Используя
мощности
арендованной
лаборатории, проведение экспериментальных
исследований.
2012 год.
I
квартал:
Моделирование
экстремального
воздействия
на
базе
онкологического центра и на базе госпиталя ВОВ.
II квартал: Завершение экспериментальных исследований и получение
экспериментальных
данных
по
влиянию
сочетанной
трансплантации
стволовых клеток на регенерацию тканей зрелых и старых лабораторных
животных
в
физиологических
условиях
и
в
условиях
воздействия
экстремальных факторов.
III, IV квартал: Оформление документов на получение разрешения на
внедрение новой биотехнологии в медицинскую практику. Получение
разрешения на проведение клинических исследований.
2013 г.
I квартал: В лаборатории геронтологии госпиталя ВОВ осуществление
клинических исследований.
II квартал: Клинические исследования
III квартал: Клинические исследования
IV квартал: Клинические исследования
2014 год.
I квартал: Завершение клинических исследований. Заключение договора о
сотрудничестве
с
клиниками
города
Екатеринбурга.
Проведение
специальных мероприятий: обучающие семинары, презентации и т.п.
Проведение маркетинговых исследований.
11
II
квартал:
Транспортировка
стволовых
клеток
в
мобильных
СО2
инкубаторах в профильные клиники. Оказание платных услуг: выполнение
сочетанной трансплантации стволовых клеток пациентам госпиталя ВОВ,
Областного онкологического центра. Трансплантация будет осуществляться
врачами
клиники.
геронтологического
Для
другой
профиля)
категории
трансплантации
граждан
будут
(пациенты
осуществляться
способом прямых продаж в салонах красоты, отделении геронтологии
госпиталя ВОВ. Трансплантации осуществляются однократно. При этом
дальнейшее наблюдение осуществляется с определенной периодичностью.
Данные о пациентах, которым была проведена трансплантация, собираются в
клиентскую базу.
III квартал: Расширение партнерской сети: сотрудничество с
хирургическими, акушерско-гинекологическими отделениями клиник г.
Екатеринбурга.
Управление рисками:
а)
Возможны
бюрократические
проволочки
на
этапе
прохождения
клинических испытаний и сертификации, способные значительно увеличить
сроки выхода на рынок.
б) Существует риск, что клинические исследования не подтвердят или
подтвердят не в полной мере данные экспериментальных исследований.
Учитывая, общность механизмов старения, наличие схожих механизмов
развития стресс-реакций у животных и человека, статистически достоверную
когорту
изученных лабораторных животных, а также достоверность
полученных данных можно ожидать подобного эффекта и на человеке.
в) Существует риск, что в РФ будет принят указ или постановление
запрещающее работы со стволовыми клетками.
Современная тенденция в области биотехнологий говорит как раз об
обратном:
расширяется
нормативно-правовая
база
регламентирующая
применение клеточных технологий с медицинскими целями. С 2007 года
12
стали
разрешены
работы
с
эмбриональными
стволовыми
клетками
(выделение, хранение и культивирование).
г) К возможным рискам следует отнести и появление на рынке
биотехнологий конкурентов.
На сегодняшний день в России отсутствуют фундаментальные работы,
посвященные
изучению
системного
действия
трансплантированных
стволовых клеток на процессы старения. Есть лишь работы посвященные
изучению местного действия трансплантированных стволовых клеток.
Проводимые нами работы в этом направлении (по изучению системного
действия стволовых клеток на процессы старения) способствует выходу на
лидирующие позиции.
д) Также к рискам относим возможность выхода из строя дорогостоящего
лабораторного оборудования.
Для минимизации этих рисков проводятся периодические технологические
осмотры.
Этап
Начало
Экспериментальные Июль
исследования
2011
Лицензирование
Клинические
исследования
Июль
2012
Январь
2013
Окончание Длительно Описание этапа (что будет
сть
сделано на этом этапе)
Июнь
1 год
Завершение
2012
экспериментальных
исследований: будут
доказаны усиление
регенерации
быстрообновляющихся
тканей, увеличение
продолжительности в
условиях
физиологического старения
и при действии
экстремальных факторов.
Декабрь
6 мес.
Получение разрешений на
2012
использование клеточных
технологий в практическом
здравоохранении.
Январь
12 мес.
Проведение клинических
2014
исследований на пациентах
зрелого
и
старческого
возраста
в
физиологических условиях
и
после
воздействия
13
Выход на продажи
экстремальных факторов.
Осуществление платных
трансплантаций
Февраль
2014
1. Потенциальный объем рынка: 400 человек в год (Свердл.обл.).
2. Потенциальный объем продаж 4,6 млн. руб. в год.
3. Цена трансплантации стволовых клеток - 5 тыс. руб.
4. Себестоимость единицы продукции – 2500 тыс. руб.
5. Планируемая экономическая прибыль на единицу продукта – 2500 тыс.
руб.
6. Сумма требуемых инвестиций 2 600 000 руб.
Годы
2011
2012
2013
2014
2015
2016
Объем реализации
Количество инъекций, шт.
60
220
300
В стоимостном выражении
300000 руб.
1100000 руб.
1500000 руб.
Состояние и источники инвестирования в реализацию проекта
Предполагаемые инвестиции:
1. Выигранный конкурс на лучший бизнес проект среди начинающих
малых инновационных компаний. Сумма полученного гранта 500 тыс.
руб.
Конкурс был организован: департаментом малого и среднего
предпринимательства Министерства экономики Свердловской области
2. Выигранный конкурс СТАРТ 2011. Сумма полученного гранта
составляет 1000000 руб.
3. Инвестор: генеральный директор Инвестиционной компании «Высокие
Технологии» - Саулин Владислав Альвинович.
Предстоящие затраты по проекту.
14
Текущие (постоянные) издержки в месяц
Наименование
Рублей
 Начисления на ФОТ
70000
 Коммунальные платежи (вода, электроэнергия, отопление)
2000
 Арендные платежи
10000
 Канцелярские товары
300
 Связь (телефон/факс/почтовые услуги)
1000
 Ремонт и техническое обслуживание
500
 Транспортные и командировочные расходы
500
 Реклама
1000
Суммарные ежемесячные издержки
85300
15