Облучение крови, ее компонентов и других биологических объектов применяют при терапии опухолевых заболеваний кроветворной и лимфатической систем — гемобластозов, а также острой лучевой болезни. Обусловлены такие заболевания чаще всего либо лучевым поражением, либо агрессивной противоопухолевой терапией высокой дозировки. Еще одна сфера применения облучения — трансплантации костного мозга и стволовых кроветворных клеток, перед которыми также необходимо проводить такую процедуру. Дело в том, что перед трансплантацией пациентам полностью подавляют иммунную систему и функцию кроветворения, организм перестает сопротивляться чужеродным клеткам, вирусам, бактериям и т. д. При этом донорская кровь и ее компоненты, используемые для трансплантации, могут содержать остатки донорских лимфоцитов. Те могут при попадании в организм пациента прижиться, распознать ткани хозяина как чужеродные и повредить их. В результате в 30−50% случаев трансплантации костного мозга и стволовых кроветворных клеток периферической крови может развиться реакция «трансплантат против хозяина». Это серьезное осложнение с высокой опасностью смертельного исхода, избежать которого можно с помощью предварительного облучения крови и ее компонентов. При гамма-­облучении в дозе 25 Гр лимфоциты в компонентах донорской крови уничтожаются, а жизнеспособность и функции других клеток крови сохраняются.

Раньше для подобных манипуляций с кровью зачастую применялись рентген-­аппараты, однако использовать рентгеновскую трубку в качестве источника неудобно — лучевая нагрузка на облучаемый материал получается неравномерной: в центре трубки, где лучи проходят напрямую, она больше, а по периметру, где облучение происходит по касательной, — меньше. Из-за этого за один сеанс можно было облучить не более двух пакетов компонентов крови. Новая установка BIOBEAM GM 8000 позволяет облучить одновременно восемь пакетов компонентов крови за 14 минут. При этом все пакеты будут равномерно облучены в необходимой дозе 2,5 тыс. рад. BIOBEAM GM 8000 — это гамма-­излучатель с ¹³⁷Cs, заключенным в двой­ные капсулы из нержавеющей стали. Кровь и ее компоненты, стволовые клетки, ткани и другие биологические материалы в специальном контейнере помещают в зону облучения вблизи источника излучения.

«Это вторая подобная установка в центре. Первую, также BIOBEAM, но предыдущего поколения, мы получили в 1986 году, она проработала у нас 20 лет. Установка использовалась при лечении пострадавших на Чернобыльской АЭС. С первых дней своего существования наш центр занимается изучением влияния радиации на организм человека. И, конечно, мы проводим целую серию экспериментальных исследований в области облучения. BIOBEAM GM 8000 можно использовать для развития радиобиологических исследований, например, для облучения экспериментальных клеток и их структурных компонентов. Мы изучаем механизмы формирования радиобиологических эффектов в нормальных и опухолевых клетках человека. Это позволит создать новые вещества-­радиопротекторы, защищающие здоровые клетки от ионизирующего излучения, а также разработать радиосенсибилизаторы, усиливающие эффект противоопухолевой терапии. Благодаря близости источника излучения и нашей развитой лабораторной базе мы можем оценивать влияние гамма-­облучения при исследовании ДНК, проводить исследования от сверхмалых до летальных эффектов на биологический объект. Полученные результаты в дальнейшем можно использовать для улучшения условий труда персонала предприятий атомной энергетики, космической отрасли и других смежных сфер», — рассказывает Александр Самойлов.

3D-биопринтинг
В июле 2021 года правительство утвердило стратегию развития аддитивных технологий в РФ на период до 2030 года. Одно из ее ключевых направлений — развитие 3D-печати в области медицины: биопечати in vivo для проведения хирургических операций, разработки новых материалов, технологий многокомпонентной печати, использования тканеинженерных конструкций.

«В прошлом году мы в центре открыли лабораторию аддитивных технологий. В России такие лаборатории есть, но их немного. А между тем это направление сейчас очень перспективно, методы тканевой инженерии стремительно развиваются. В 2013 году китайские ученые начали печатать уши, печень и почки из живой ткани. В том же году бельгийскими исследователями была успешно напечатана челюсть. В 2016 году в России на 3D-принтере напечатана щитовидная железа, которая была успешно имплантирована в организм лабораторной мыши. Технологии аддитивных систем для медицины — одно из направлений, где Россия способна самостоятельно обеспечить получение высокотехнологичных решений», — поясняет А. Самойлов.

Биопечать позволяет создавать новые модели тканей для фундаментальных и прикладных исследований. С помощью этой технологии можно производить живые ткани, кости, кровеносные сосуды и, возможно, целые органы для использования в медицинских процедурах, тренировках медперсонала и тестировании.

Существует три основных метода трехмерной биопечати. Первый — печать на основе экструзии, позволяющая печатать крупные структуры с низким пространственным разрешением с использованием самых разных биоматериалов, от гидрогелей до термопластов. Второй — капельная 3D-биопечать с хорошим пространственным разрешением, но ограниченным диапазоном материалов для печати, так как для печатающих головок требуются чернила низкой вязкости. И третий — лазерная биопечать, обеспечивающая чрезвычайно высокую точность и жизнеспособность клеток и не создающая таких больших структур, какие возникают при экструзии и капельной биопечати. Однако этот метод гораздо дороже.

Для биопечати необходимо иметь хранилище биологического материла с различными видами клеток и тканей. В клинике ФМБЦ им. А. И. Бурназяна есть банк биоматериала, стволовых клеток и тканей здоровых людей и пациентов с различными заболеваниями. Банк позволяет сохранить активные живые стволовые клетки, которые можно использовать при развитии патологического процесса. Также на базе банка можно создать хранилище «универсальных» клеток, не обладающих антигенными свой­ствами и пригодных для клинического применения в организме любого человека. Кроме того, в центре разрабатывают технологии криоконсервации тканей от посмертных доноров. Такие ткани применимы для трансплантации, а также для создания тканеспецифических матриксов и лечения различных повреждений кожи: ожогов, язв, послеоперационных рубцов, — связок и суставного хряща.

В центре также изучают возможности создания искусственных органов и тканей с использованием аддитивных технологий, тканеинженерных конструкций, разрабатываются и апробируются технологии получения бесклеточного матрикса — основы соединительной ткани — для последующей реконструкции дефектов тканей.

Центр нейрофизиологии
«За последние годы специалисты нашего центра достигли больших успехов во внедрении в клиническую практику мультидисциплинарного принципа лечения и реабилитации пациентов. Приведу только один пример: в нашем Центре клинической нейрофизиологии и нейрофункциональной диагностики разрабатываются новые методы лечения заболеваний периферической и центральной нервной системы, сердечно-­сосудистых и дыхательных патологий. В Центре лечат пароксизмальные расстройства сознания и эпилепсию. Одно из новейших направлений нашей работы — сомнология. Наши специалисты изучают нарушения сна и дыхательных расстройств во время сна», — рассказал А. Самойлов.

Действительно, известно, что недосыпание из-за, например, сменного рабочего графика приводит к серьезной бессоннице. Доказана взаимозависимость между нарушениями сна и сердечно-­сосудистыми заболеваниями. Изучение сна помогает найти причины проблем и подобрать лечение. В центре также практикуется предхирургическое обследование пациентов с лекарственнорезистентной эпилепсией. Для него используют различные типы ЭЭГ/видео ЭЭГ-мониторинга продолжительностью от нескольких часов до нескольких суток, а также круглосуточное наблюдение за пациентом в специально оборудованной диагностической палате.

Центр нейрофизиологии в ФМБЦ им. А. И. Бурназяна — одно из немногих учреждений в России, где проводят подобные исследования. Обращаются в центр пациенты с нарушениями слуха и вестибулярной функции, с различными расстройствами системы мочеиспускания. В отделении также можно оценить состояние дыхательной функции, это важно при работе с пациентами, переболевшими коронавирусом.

«Нейрофизиология — это не только сочетание практической медицины с фундаментальными знаниями в области анатомии, неврологии, функциональной диагностики, нейровизуализации, психологии, но и тесное взаимодействие с другими специальностями, а также знание специальных компьютерных программ, основ физики и математиками с целью обработки результатов и большого объема данных. Наш центр обладает уникальной возможностью самостоятельно „растить“ свои кадры, так как при ФМБЦ им. А. И. Бурназяна работает Медико-­биологический университет инноваций и непрерывного образования», — резюмирует А. Самойлов.