Цифровая терапия: клеточный аватары и использование индуцированных плюрипотентных клеток iPSC

Введение. Ряд исследований открывают новые горизонты для персонализированной медицины: использование полученных от пациента «аватаров» клеток для индивидуального тестирования лекарственных препаратов и подбора оптимальной терапии, персонифицированных протоколов диагностики для обнаружения признаков заболевания, разработку персонализированных цифровых терапевтических приложений.
Цель. Обобщить результаты исследований, посвящённых цифровой медицине.
Материалы и методы. Проведен поиск литературных источников, в которых рассматриваются трансформации цифровой медицины.
Результаты. Интерес для персонализации в диагностике и подборе оптимальной терапии представляет недавно созданная технология получения индуцированных плюрипотентных клеток iPSC путем трансдукции прогениторных и дифференцированных клеток взрослого организма [1]. Можно собирать клетки у людей и, используя различные методы индукции плюрипотентности, создавать клеточные культуры определенных тканей пациента без прямой биопсии. Это позволяет исследователям существенно продвинуться в изучении патологических состояний на молекулярных уровнях, исследовать действие лекарств на «персонифицированной» основе [2]. Использование технологий iPSC может быть расширено с помощью нескольких дополнительных технологий. Например, если у пациента есть известная мутация, имеющая отношение к развившемуся патологическому процессу, можно использовать биотехнологии, основанные на кластерных регулярных коротких палиндромных повторах (CRISPR) и связанных конструкциях для создания изогенных клеток, в которых клетки свободны от данной мутации. Сравнение этих клеток с первоначальными, полученными от пациента, позволяет напрямую понять эффекты мутации, контролируя при этом все соответствующие генетические фоновые эффекты [3]. Кроме того, можно частично создать органы или органоиды из клеток, полученных от пациента [4]. Органоиды могут обеспечить лучшее понимание молекулярных патологий, поскольку на них возможно моделировать межклеточные взаимодействия и изучать функции тканей [5].
Одним из важных аспектов использования клеточных «аватаров» пациентов на основе iPSC технологий в «персонализированной» медицине является то, что они могут обеспечивать скрининг тысяч препаратов и соединений против клеток пациента или органоидов для идентификации лекарств, которые способны корректировать молекулярные дефекты пациента. Если лекарство или соединение действительно было одобрено к использованию для другого патологического состояния, его можно протестировать на клеточном «аватаре» пациента на эффективность и в дальнейшем «перепрофилировать» для лечения новой патологии. Использование клеток, полученных от пациентов, в инициативах по персонализированному скринингу лекарств показало определенный успех в условиях онкологических заболеваний, поскольку биопсия опухоли может дать подходящий материал для скрининга лекарств. Более адаптированной может считаться стратегия выбора экспериментальной терапии при раке in vivo, подразумевающая имплантацию устройства в опухоль пациента in vivo, а затем доставку различных лекарств через это устройство, чтобы определить, какие из них дают наибольший терапевтический эффект.
Повсеместное распространение смартфонов привлекло интерес многих исследователей в области здравоохранения как средства не только для сбора данных о состоянии здоровья с помощью различных «приложений», но и для предоставления консультаций, получения обратной связи и изображений, обучения, или соединения с другими ресурсами, что привело к появлению концепции «цифровой терапии». Контент, предоставляемый цифровым терапевтическим приложением для пациента, может варьироваться в зависимости от того, что известно об этом человеке и его реакции на информацию, предоставленную в приложении.
Заключение. Будущие задачи заключаются не только в поиске новых способов разносторонней характеристики пациента, но и в персонализации терапии, создании индивидуальных лекарственных схем и схем профилактики заболеваний.
Литература
1. Takahashi K., Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 2006; 126(4):663-676.
2. Beltrao-Braga PC, Pignatari GC, Russo FB, Fernandes IR, Muotri AR. In-a-dish: induced pluripotent stem cells as a novel model for human diseases. Part A : the journal of the International Society for Analytical Cytology. 2013; 83(1):11–7.
3. Sayed N, Liu C, Wu JC. Translation of human-induced pluripotent stem cells: from clinical trial in a dish to precision medicine. Journal of the American College of Cardiology. 2016; 67(18):2161–76.
4. Wu J, Izpisua Belmonte JC. Stem Cells: A renaissance in human biology research. Cell 2016; 165(7):1572–85.
5. Uppada V, Gokara M, Rasineni GK. Diagnosis and therapy with CRISPR advanced CRISPR based tools for point of care diagnostics and early therapies. 2018 May 20; 656:22-29