Can we regenerate heart muscle with stem cells? | Chuck Murry

Переводчик: Elena McDonnell Редактор: Péter Pallós

I'd like to tell you about a patient named Donna.

Я хочу рассказать вам об одной пациентке. Её зовут Донна.

In this photograph, Donna was in her mid-70s,

На этой фотографии Донне около 75 лет,

a vigorous, healthy woman,

она энергична и здорова,

the matriarch of a large clan.

матриарх большой семьи.

She had a family history of heart disease, however,

Но в её семейном анамнезе были сердечные заболевания,

and one day, she had the sudden onset of crushing chest pain.

и однажды у неё внезапно начались сильные боли в груди.

Now unfortunately, rather than seeking medical attention,

К сожалению, вместо того, чтобы обратиться к врачу,

Donna took to her bed for about 12 hours until the pain passed.

Донна просто прилегла и лежала около 12 часов, пока боль не прошла.

The next time she went to see her physician,

А когда она в следующий раз пришла к врачу

he performed an electrocardiogram,

и ей сделали электрокардиограмму,

and this showed that she'd had a large heart attack,

она показала, что Донна перенесла сердечный приступ,

or a "myocardial infarction" in medical parlance.

или, используя медицинскую терминологию, инфаркт миокарда.

After this heart attack, Donna was never quite the same.

Донна так полностью и не оправилась после этого приступа.

Her energy levels progressively waned,

Её уровень сил постоянно снижался,

she couldn't do a lot of the physical activities she'd previously enjoyed.

и она больше не могла делать многое из того, что когда-то любила.

It got to the point where she couldn't keep up with her grandkids,

Она больше не успевала за своими внуками,

and it was even too much work to go out to the end of the driveway

и даже дойти до почтового ящика

to pick up the mail.

стало тяжело.

One day, her granddaughter came by to walk the dog,

Однажды её внучка зашла к ней, чтобы выгулять собаку,

and she found her grandmother dead in the chair.

и нашла бабушку мёртвой в кресле.

Doctors said it was a cardiac arrhythmia that was secondary to heart failure.

Врачи сказали, что причиной смерти стала сердечная аритмия, вызванная приступом.

But the last thing that I should tell you

Но я должен сказать вам ещё кое-что:

is that Donna was not just an ordinary patient.

Донна была не просто пациенткой.

Donna was my mother.

Донна была моей мамой.

Stories like ours are, unfortunately, far too common.

К сожалению, такие истории очень часты.

Heart disease is the number one killer in the entire world.

Сердечные заболевания — главная причина смертей по всему миру.

In the United States,

В США

it's the most common reason patients are admitted to the hospital,

это самая распространённая причина стационарного лечения

and it's our number one health care expense.

и главная строка расходов в медицине.

We spend over a 100 billion dollars -- billion with a "B" --

Мы тратим более 100 миллиардов долларов

in this country every year

в США ежегодно

on the treatment of heart disease.

на лечение сердечных заболеваний.

Just for reference, that's more than twice the annual budget

Для сравнения: это более чем в два раза превышает годовой бюджет

of the state of Washington.

штата Вашингтон.

What makes this disease so deadly?

Почему эти болезни настолько смертельны?

Well, it all starts with the fact that the heart is the least regenerative organ

Ну, во-первых, потому что сердце — это наименее способный к восстановлению

in the human body.

орган человека.

Now, a heart attack happens when a blood clot forms in a coronary artery

Сердечный приступ происходит, когда тромб формируется в коронарной артерии,

that feeds blood to the wall of the heart.

которая подаёт кровь к сердечной стенке.

This plugs the blood flow,

Это приостанавливает ток крови,

and the heart muscle is very metabolically active,

а сердечная мышца очень метаболически активна

and so it dies very quickly,

и умирает очень быстро,

within just a few hours of having its blood flow interrupted.

буквально за несколько часов после нарушения кровообращения.

Since the heart can't grow back new muscle,

А так как сердце не может нарастить новую мышцу,

it heals by scar formation.

на нём формируются рубцы.

This leaves the patient with a deficit

Поэтому у пациента образуется

in the amount of heart muscle that they have.

нехватка сердечной мышцы.

And in too many people, their illness progresses to the point

У многих болезнь прогрессирует до такой степени,

where the heart can no longer keep up with the body's demand for blood flow.

что сердце перестаёт справляться

с потребностями организма в кровообращении.

This imbalance between supply and demand is the crux of heart failure.

Этот дисбаланс спроса и предложения — главная причина сердечной недостаточности.

So when I talk to people about this problem,

Когда я говорю с людьми об этой проблеме,

I often get a shrug and a statement to the effect of,

зачастую они пожимают плечами и говорят что-то вроде:

"Well, you know, Chuck, we've got to die of something."

«Ну, знаешь, Чак, все мы от чего-нибудь умрём».

(Laughter)

(Смех)

And yeah, but what this also tells me

Это понятно, но это говорит мне о том,

is that we've resigned ourselves to this as the status quo because we have to.

что мы просто приняли этот статус-кво, потому что у нас нет другого выбора.

Or do we?

Или есть?

I think there's a better way,

Я считаю, что выбор у нас есть,

and this better way involves the use of stem cells as medicines.

и он включает в себя использование стволовых клеток.

So what, exactly, are stem cells?

Что такое стволовые клетки?

If you look at them under the microscope, there's not much going on.

Если рассматривать их под микроскопом, в них нет ничего особенного.

They're just simple little round cells.

Это просто маленькие круглые клетки.

But that belies two remarkable attributes.

Но у них есть два удивительных свойства.

The first is they can divide like crazy.

Первое — они делятся с сумасшедшей скоростью.

So I can take a single cell, and in a month's time,

Если я возьму всего одну такую клетку,

I can grow this up to billions of cells.

через месяц у меня будут их миллиарды.

The second is they can differentiate or become more specialized,

Второе свойство — они могут дифференцироваться или видоизменяться.

so these simple little round cells can turn into skin, can turn into brain,

Эти простые круглые клетки могут стать клетками кожи, головного мозга,

can turn into kidney and so forth.

почек и так далее.

Now, some tissues in our bodies are chock-full of stem cells.

Некоторые ткани в нашем организме полны стволовых клеток.

Our bone marrow, for example, cranks out billions of blood cells every day.

Например, костный мозг ежедневно создаёт миллиарды красных клеток крови.

Other tissues like the heart are quite stable,

Другие ткани — например сердце — неизменны,

and as far as we can tell, the heart lacks stem cells entirely.

и, насколько нам известно, в сердце совсем нет стволовых клеток.

So for the heart, we're going to have to bring stem cells in from the outside,

Поэтому для сердца нам необходимо будет использовать стволовые клетки извне,

and for this, we turn to the most potent stem cell type,

и для этого мы выберем их наиболее высокоактивный вид —

the pluripotent stem cell.

плюрипотентные стволовые клетки.

Pluripotent stem cells are so named

Эти клетки называются так потому,

because they can turn into any of the 240-some cell types

что они могут дифференцироваться в любой из 240 видов клеток

that make up the human body.

в человеческом организме.

So this is my big idea:

Моя блестящая идея такова:

I want to take human pluripotent stem cells,

я хочу взять плюрипотентные стволовые клетки человека,

grow them up in large numbers,

значительно размножить их,

differentiate them into cardiac muscle cells

дифференцировать их в клетки сердечной мышцы

and then take them out of the dish

и использовать их

and transplant them into the hearts of patients who have had heart attacks.

для трансплантации в сердца пациентов, перенёсших сердечные приступы.

I think this is going to reseed the wall with new muscle tissue,

Я думаю, что это создаст на сердечной стенке новую мышечную ткань,

and this will restore contractile function to the heart.

что, в свою очередь, восстановит сократительную функцию сердца.

(Applause)

(Аплодисменты)

Now, before you applaud too much, this was my idea 20 years ago.

Но чтобы вам зря не аплодировать — это моя идея 20-летней давности.

(Laughter)

(Смех)

And I was young, I was full of it, and I thought,

Я был молод, самоуверен и думал:

five years in the lab, and we'll crank this out,

пять лет в лаборатории, и мы справимся

and we'll have this into the clinic.

и начнём использовать это в клиниках.

Let me tell you what really happened.

Но вот что произошло на самом деле.

(Laughter)

(Смех)

We began with the quest to turn these pluripotent stem cells into heart muscle.

Мы начали работу над дифференцировкой плюрипотентных клеток в сердечную мышцу.

And our first experiments worked, sort of.

Наш первый эксперимент был успешным. В какой-то мере.

We got these little clumps of beating human heart muscle in the dish,

Мы получили комочки бьющегося человеческого сердца в колбе,

and that was cool, because it said, in principle,

и это было так здорово, потому что это значило,

this should be able to be done.

что — в принципе — мы сможем достичь нашей цели.

But when we got around to doing the cell counts,

Но когда мы начали делать подсчёт клеток,

we found that only one out of 1,000 of our stem cells

мы поняли, что только одна из каждой 1 000 стволовых клеток превратилась

were actually turning into heart muscle.

в клетку сердечной мышцы.

The rest was just a gemisch of brain and skin and cartilage

Остальные были смесью мозговых, кожных, хрящевых

and intestine.

и кишечных клеток.

So how do you coax a cell that can become anything

Как сделать так, чтобы клетка, которая может стать чем угодно,

into becoming just a heart muscle cell?

стала клеткой именно сердечной мышцы?

Well, for this we turned to the world of embryology.

Для этого мы решили обратиться к науке эмбриологии.

For over a century, the embryologists had been pondering

Эмбриологи более столетия размышляют

the mysteries of heart development.

о загадках развития сердца.

And they had given us what was essentially a Google Map

Они практически предоставили нам

Google-карту движения от одной оплодотворённой яйцеклетки

for how to go from a single fertilized egg

all the way over to a human cardiovascular system.

до полной сердечно-сосудистой системы человека.

So we shamelessly absconded all of this information

Мы бессовестно украли эту информацию

and tried to make human cardiovascular development happen in a dish.

и попытались создать сердечно-сосудистую систему в чашке Петри.

It took us about five years, but nowadays,

Это заняло около пяти лет,

но теперь 90 % наших стволовых клеток дифференцируются в сердечные клетки —

we can get 90 percent of our stem cells to turn into cardiac muscle --

a 900-fold improvement.

это улучшение в 900 раз!

So this was quite exciting.

Мы были очень рады.

This slide shows you our current cellular product.

На этом слайде представлен наш текущий результат.

We grow our heart muscle cells in little three-dimensional clumps

Мы растим клетки сердечной мышцы небольшими трёхмерными комочками,

called cardiac organoids.

сердечными органоидами.

Each of them has 500 to 1,000 heart muscle cells in it.

В каждом из них — от 500 до 1 000 клеток сердечной мышцы.

If you look closely, you can see these little organoids are actually twitching;

Если присмотреться, можно увидеть, что эти органоиды подёргиваются;

each one is beating independently.

каждый бьётся независимо от других.

But they've got another trick up their sleeve.

Но они ещё кое-что умеют.

We took a gene from jellyfish that live in the Pacific Northwest,

Мы взяли ген тихоокеанской медузы у северо-западного побережья США

and we used a technique called genome editing

и применили методику редактирования генома,

to splice this gene into the stem cells.

чтобы срастить этот ген со стволовыми клетками.

And this makes our heart muscle cells flash green every time they beat.

Это заставляет клетки сердечной мышцы мигать зелёным при каждом сокращении.

OK, so now we were finally ready to begin animal experiments.

Теперь мы были готовы начать эксперименты на животных.

We took our cardiac muscle cells

Мы взяли клетки сердечной мышцы

and we transplanted them into the hearts of rats

и пересадили их в сердца крыс,

that had been given experimental heart attacks.

которым были стимулированы сердечные приступы.

A month later, I peered anxiously down through my microscope

Через месяц я с волнением посмотрел в микроскоп,

to see what we had grown,

чтобы узнать результаты,

and I saw ...

и увидел...

nothing.

я ничего не увидел.

Everything had died.

Все клетки умерли.

But we persevered on this, and we came up with a biochemical cocktail

Но мы продолжали работать над этим и создали биохимическую смесь,

that we called our "pro-survival cocktail,"

которую мы назвали «коктейлем для выживания»,

and this was enough to allow our cells to survive

и она позволила клеткам пережить

through the stressful process of transplantation.

тяжёлый процесс пересадки.

And now when I looked through the microscope,

Теперь, когда я смотрю в микроскоп,

I could see this fresh, young, human heart muscle

я вижу свежую, молодую сердечную мышцу человека,

growing back in the injured wall of this rat's heart.

растущую на повреждённой стенке сердца крысы.

So this was getting quite exciting.

Мы были очень рады такому прогрессу.

The next question was:

Но у нас был и другой вопрос:

Will this new muscle beat in synchrony with the rest of the heart?

будет ли эта мышца сокращаться синхронно с самим сердцем?

So to answer that,

Чтобы найти ответ,

we returned to the cells that had that jellyfish gene in them.

мы вернулись к клеткам с геном медузы.

We used these cells essentially like a space probe

По сути, мы использовали эти клетки как «космический зонд»,

that we could launch into a foreign environment

который мы отправляли в незнакомую среду

and then have that flashing report back to us

и потом получали такой мигающий отчёт

about their biological activity.

об их биологической активности.

What you're seeing here is a zoomed-in view,

Здесь вы видите

сильно увеличенное чёрно-белое изображение сердца морской свинки,

a black-and-white image of a guinea pig's heart

that was injured and then received three grafts of our human cardiac muscle.

повреждённое и получившее три трансплантата сердечной мышцы человека.

So you see those sort of diagonally running white lines.

Вы видите эти диагонально идущие белые линии.

Each of those is a needle track

Это следы от иглы,

that contains a couple of million human cardiac muscle cells in it.

содержащие пару миллионов сердечных клеток человека.

And when I start the video, you can see what we saw

Сейчас я начну это видео, и вы увидите то, что увидели мы

when we looked through the microscope.

под микроскопом.

Our cells are flashing,

Наши клетки мигают,

and they're flashing in synchrony,

и мигают они синхронно,

back through the walls of the injured heart.

через стенки повреждённого сердца.

What does this mean?

Что это значит?

It means the cells are alive,

Это значит, что клетки живы,

they're well, they're beating,

они в порядке, они сокращаются

and they've managed to connect with one another

и им удалось связаться друг с другом,

so that they're beating in synchrony.

поэтому бьются они синхронно.

But it gets even more interesting than this.

Но дальше становится ещё интересней.

If you look at that tracing that's along the bottom,

Если вы взглянете на нижнюю часть экрана,

that's the electrocardiogram from the guinea pig's own heart.

то увидите электрокардиограмму сердца морской свинки.

And if you line up the flashing with the heartbeat

Если сопоставить мигание с сердцебиением

that's shown on the bottom,

на электрокардиограмме,

what you can see is there's a perfect one-to-one correspondence.

вы увидите абсолютное совпадение.

In other words, the guinea pig's natural pacemaker is calling the shots,

Иными словами, сердце морской свинки задаёт ритм,

and the human heart muscle cells are following in lockstep

а клетки сердечной мышцы человека идут в такт,

like good soldiers.

как строй солдат.

(Applause)

(Аплодисменты)

Our current studies have moved into what I think is going to be

Сейчас наши исследования на стадии, которая, на мой взгляд,

the best possible predictor of a human patient,

станет лучшим прогнозом результатов для человека —

and that's into macaque monkeys.

мы работаем с макаками.

This next slide shows you a microscopic image

На следующем слайде представлено изображение сердца макаки,

from the heart of a macaque that was given an experimental heart attack

которой был стимулирован сердечный приступ,

and then treated with a saline injection.

а затем введена инъекция солевого раствора.

This is essentially like a placebo treatment

По сути, это как применение плацебо,

to show the natural history of the disease.

демонстирующее естественную историю болезни.

The macaque heart muscle is shown in red,

Сердечная мышца макаки показана красным,

and in blue, you see the scar tissue that results from the heart attack.

а голубым обозначена рубцовая ткань, образованная в результате приступа.

So as you look as this, you can see how there's a big deficiency in the muscle

Здесь сразу заметен дефицит мышечной ткани

in part of the wall of the heart.

в некоторых частях сердечной стенки.

And it's not hard to imagine how this heart would have a tough time

Достаточно очевидно, что такому сердцу

сложно будет работать в полную силу.

generating much force.

Now in contrast, this is one of the stem-cell-treated hearts.

А это, для сравнения, сердце с пересаженными стволовыми клетками.

Again, you can see the monkey's heart muscle in red,

Здесь, как и прежде, сердечная мышца обезьяны показана красным,

but it's very hard to even see the blue scar tissue,

но тут сложно даже разглядеть голубую рубцовую ткань,

and that's because we've been able to repopulate it

а всё потому, что мы смогли восполнить её

with the human heart muscle,

сердечной мышцей человека,

and so we've got this nice, plump wall.

поэтому здесь хорошая, толстая стенка.

OK, let's just take a second and recap.

Итак, давайте кратко повторим.

I've showed you that we can take our stem cells

Я показал вам, что можно взять стволовые клетки

and differentiate them into cardiac muscle.

и дифференцировать их в клетки сердечной мышцы.

We've learned how to keep them alive after transplantation,

Мы узнали, как уберечь их от гибели после трансплантации,

we've showed that they beat in synchrony with the rest of the heart,

показали, что они бьются синхронно с сердцем

and we've shown that we can scale them up

и что их можно использовать на животном,

into an animal that is the best possible predictor of a human's response.

являющимся наилучшим предсказателем реакции человека.

You'd think that we hit all the roadblocks that lay in our path, right?

Кажется, мы уже столкнулись со всеми возможными препятствиями на нашем пути.

Turns out, not.

Оказывается, нет.

These macaque studies also taught us

Эти эксперименты на макаках показали нам,

that our human heart muscle cells created a period of electrical instability.

что сердечные клетки человека создают период электрической неустойчивости.

They caused ventricular arrhythmias, or irregular heartbeats,

Они вызывают желудочковую аритмию, или нерегулярное сердцебиение,

for several weeks after we transplanted them.

в течение нескольких недель после пересадки.

This was quite unexpected, because we hadn't seen this in smaller animals.

Это было очень неожиданно, так как не наблюдалось у более мелких животных.

We've studied it extensively,

Мы подробно изучили этот вопрос,

and it turns out that it results from the fact that our cellular graphs

и оказывается, это происходит потому, что наши клеточные трансплантаты

are quite immature,

достаточно незрелые,

and immature heart muscle cells all act like pacemakers.

а незрелые клетки сердечной мышцы действуют как кардиостимуляторы.

So what happens is, we put them into the heart,

Поэтому когда мы пересаживаем их в сердце,

and there starts to be a competition with the heart's natural pacemaker

они начинают конкурировать с ним

over who gets to call the shots.

в отношении того, кто задаёт ритм.

It would be sort of like

Это примерно как если бы вы привели группу подростков к себе домой,

if you brought a whole gaggle of teenagers into your orderly household all at once,

and they don't want to follow the rules and the rhythms of the way you run things,

и они не хотят следовать вашим правилам и вашему укладу жизни,

and it takes a while to rein everybody in

и требуется много времени и сил,

and get people working in a coordinated fashion.

чтобы призвать их к порядку и сплочённости.

So our plans at the moment

Поэтому сейчас наш план —

are to make the cells go through this troubled adolescence period

дать этим клеткам пережить этот сложный подростковый период

while they're still in the dish,

в пробирке

and then we'll transplant them in in the post-adolescent phase,

и только потом выполнять пересадку,

where they should be much more orderly

и они должны вести себя более пристойно

and be ready to listen to their marching orders.

и быть готовы выполнять указания свыше.

In the meantime, it turns out we can actually do quite well

Оказывается, пока мы можем справляться с этой проблемой

by treating with anti-arrhythmia drugs as well.

с помощью противоаритмических препаратов.

So one big question still remains,

Итак, по-прежнему стоит важный вопрос,

and that is, of course, the whole purpose that we set out to do this:

и это, конечно, основная причина нашей работы:

Can we actually restore function to the injured heart?

действительно ли мы можем восстановить работу повреждённого сердца?

To answer this question,

Чтобы ответить на него,

we went to something that's called "left ventricular ejection fraction."

мы обратились к показателю, называемому фракцией выброса левого желудочка.

Ejection fraction is simply the amount of blood

Фракция выброса — это объём крови,

that is squeezed out of the chamber of the heart

выталкиваемой левым желудочком

with each beat.

в момент сокращения.

Now, in healthy macaques, like in healthy people,

У здоровых макак, как и у здоровых людей,

ejection fractions are about 65 percent.

фракции выброса около 65 %.

After a heart attack, ejection fraction drops down to about 40 percent,

После сердечного приступа фракция выброса снижается до приблизительно 40 %,

so these animals are well on their way to heart failure.

и они находятся на верном пути к сердечной недостаточности.

In the animals that receive a placebo injection,

У животных, получивших инъекцию плацебо,

when we scan them a month later,

при проверке через месяц

we see that ejection fraction is unchanged,

фракция выброса остаётся неизменной,

because the heart, of course, doesn't spontaneously recover.

потому что сердце не может спонтанно восстановиться.

But in every one of the animals that received a graft

А у каждого животного, получившего трансплантат

of human cardiac muscle cells,

клеток сердечной мышцы человека,

we see a substantial improvement in cardiac function.

наблюдается значительное улучшение работы сердца.

This averaged eight points, so from 40 to 48 percent.

В среднем на 8 процентных пунктов, то есть с 40 до 48 %.

What I can tell you is that eight points is better

Могу сказать вам, что 8 — это лучше,

than anything that's on the market right now

чем всё, то есть сейчас на рынке для людей,

for treating patients with heart attacks.

перенёсших сердечные приступы.

It's better than everything we have put together.

Это лучше, чем всё, что есть, вместе взятое.

So if we could do eight points in the clinic,

Если мы могли бы достичь 8 процентных пунктов в клинике,

I think this would be a big deal that would make a large impact

я думаю, это стало бы серьёзным достижением

on human health.

в сфере здравоохранения.

But it gets more exciting.

Но дальше всё становится ещё интереснее.

That was just four weeks after transplantation.

Это было всего через четыре недели после пересадки.

If we extend these studies out to three months,

Если продлить исследование до трёх месяцев,

we get a full 22-point gain in ejection fraction.

мы получим 22-процентное улучшение фракции выброса.

(Applause)

(Аплодисменты)

Function in these treated hearts is so good

Эти сердца работают настолько хорошо,

that if we didn't know up front that these animals had had a heart attack,

что если бы мы не знали, что животные перенесли сердечный приступ,

we would never be able to tell from their functional studies.

мы бы не смогли этого установить по данным обследований.

Going forward, our plan is to start phase one,

Итак, мы планируем начать первую фазу,

first in human trials here at the University of Washington in 2020 --

первые испытания на людях здесь, в Университете Вашингтона, в 2020 г.,

two short years from now.

всего через два года.

Presuming these studies are safe and effective,

Если эти испытания будут безопасны и эффективны,

which I think they're going to be,

а я уверен, что именно так и будет,

our plan is to scale this up and ship these cells all around the world

мы планируем расширить масштабы и начать поставлять эти клетки по всему миру

for the treatment of patients with heart disease.

для лечения пациентов с сердечными заболеваниями.

Given the global burden of this illness,

Принимая во внимание их частоту,

I could easily imagine this treating a million or more patients a year.

я думаю, это средство сможет помочь миллиону или более пациентов в год.

So I envision a time, maybe a decade from now,

Я представляю ту пору — возможно, лет через десять, —

where a patient like my mother will have actual treatments

когда таким пациентам, как моя мама, будут предлагать лечение,

that can address the root cause and not just manage her symptoms.

направленное на устранение причины, а не просто смягчение симптомов.

This all comes from the fact that stem cells give us the ability

А всё потому, что стволовые клетки дают нам возможность

to repair the human body

восстанавливать организм человека

from its component parts.

с помощью его же комплектующих.

In the not-too-distant future,

В не таком уж далёком будущем

repairing humans is going to go

восстановление людей перейдёт

from something that is far-fetched science fiction

из разряда научной фантастики

into common medical practice.

в разряд рутинных медицинских процедур.

And when this happens,

Когда это произойдёт,

it's going to have a transformational effect

это окажет революционный эффект,

that rivals the development of vaccinations and antibiotics.

подобный открытию вакцин и антибиотиков.

Thank you for your attention.

Спасибо за внимание.

(Applause)

(Аплодисменты)