В фильме Питера Ландесмана «Concussion» (в русском переводе он почему-то называется «Защитник») патологоанатом Беннет Омалу, его играет Уилл Смит, устанавливает диагноз «хронической травматической энцефалопатии» (ХТЭ) — заболевания, развивающегося у спортсменов в результате постоянных столкновений и ударов головой. Фильм вышел в прошлом году, но в жизни (хотя картина и основана на реальной истории) до сих пор не существует надежного метода определения сотрясения мозга (concussion) у живых пациентов, а не post-mortem, как в кино. Такой метод, основанный на биомаркерах сосудов мозга, предложила Светлана Дамбинова, опубликовавшая совместно с коллегами статью в престижном журнале Frontiers in Neurology.
Легкие сотрясения с тяжелыми последствиями
Статья посвящена проблеме постановки диагноза «сотрясение головного мозга». Сложность такой диагностики обусловлена тем, что обычный неврологический осмотр и рутинные методы нейровизуализации (такие как компьютерная и магнитно-резонансная томография), как правило, не позволяют выявить незначительное повреждение мозга. Поэтому, в большинстве случаев, врачу приходится ориентироваться на субъективные жалобы пациента. Проблема приобретает особое значение при оценке спортсменов и военных, поскольку цена ошибки здесь может быть слишком высока.
Профессор Светлана Дамбинова в Сколково. Фото: Sk.ru
В обзоре Functional, Structural, and Neurotoxicity Biomarkers in Integrative Assessment of Concussions проведен анализ современных данных и сформированы три основных инновационных подхода к решению проблемы. Соавторы, а это, помимо Светланы Дамбиновой (Brain Biomarkers Research Laboratory, DeKalb Medical Center, Атланта), нейрохирург Джозеф Марун, нейропсихолог Алисия Суфринко (Питтсбургский университет), Джон Дэвид Муллинс, хирург из Piedmont Hospital в Атланте, нейрохирург акад. Александр Потапов и нейролог Евгения Александрова из Института нейрохирургии им. Бурденко разбирают эти подходы:
1) расширенная клиническая оценка с использованием оборудования для оценки непроизвольных движений глаз, функции равновесия, когнитивных функций;
2) нестандартные режимы магнитно-резонансной томографии, позволяющие визуализировать связи между клетками головного мозга и небольшие кровоизлияния и
3) биомаркеры - молекулы, выделяющиеся в кровоток при повреждении головного мозга и позволяющие примерно оценить степень, уровень повреждения и отследить длительность восстановления мозга после травмы.
Работа убедительно обосновывает необходимость выделения трех степеней выраженности сотрясений мозга в соответствии с наличием структурных, функциональных и метаболических нарушений, и именно на выявление легкой степени сотрясения головного мозга, там, где плохо работают другие подходы, нацелены диагностические тесты на биомаркеры - AMPAR пептиды и антитела к ним. Их разрабатывает компания-участник «Сколково» DRD, Светлана Дамбинова - научный руководитель этой команды.
Информационным поводом интервью Sk.ru с профессором Дамбиновой стала, однако, не собственно статья в Frontiers in Neurology, а разработка DRD: тест-полоска, определяющая риск инсульта, созданная по гранту «Сколково». Научным лидером и инициатором этого проекта также является Светлана Дамбинова. Команда представила прототип артефакта руководству биомедицинского кластера Фонда. Получилось так, что выход статьи в американском журнале совпал по времени с презентацией прототипа в Москве.
Перекинуть мостик
В действительности обе работы – составные части более широкого проекта. «Я пытаюсь обратить внимание людей на то, чтобы они берегли мозг с раннего детства, - говорит Светлана Дамбинова. - Никто не обращает внимание на сотрясения. Никто не понимает, что потом будут последствия, и последствия будут очень тяжелыми. 27% детских инсультов – неизвестного происхождения, скорее всего, они – прямое следствие травмы головного мозга. Моя задача сейчас, как я ее вижу, - перекинуть мостик между черепно-мозговой травмой, даже самой легкой, к тяжелым сосудистым заболеваниям сосудов мозга».
Вице-президент "Сколково", глава биомед-кластера Кирилл Каем проверяет на себе тест компании DRD. Фото: Sk.ru
Светлана Александровна Дамбинова родом из Бурятии, начинала свою научную карьеру в Ленинградском институте экспериментальной медицины под руководством академика РАН Натальи Петровны Бехтеревой. Это Бехтерева, как выражается Светлана Дамбинова, «заразила меня мозгом»: «С тех пор я все свои силы посвящаю исследованию мозга, хотя по образованию я молекулярный биолог и нейрохимик, я не врач».
Выбор научной темы для Светланы Александровны во многом определился семейной историей. «Мои родители страдали от инсультов, много моих родственников перенесли инсульт, - говорит она. - Особенно страшны последствия инсульта, когда человек инвалидизирован, когда он прикован к кровати – как моя мама 12 лет, у нее было три инсульта подряд.
Наталья Петровна мне как-то сказала: «Светлана, если вы хоть одному больному поможете, вся ваша жизнь в науке будет оправдана». Вот я с тех пор этим и пытаюсь помочь не только одному больному, а многим.
Сейчас я занимаюсь биомаркерами сосудов мозга. У меня на эту тему вышло несколько книг, и сейчас мне заказали в Лондоне новую книгу, она выйдет в следующем году. Работая над книгой и статьями, я веду исследования во всем мире. Часть исследований ведется на Кубе, часть – в Европе, Соединенных Штатах и в России. Такой интернациональный подход дает возможность включить как можно больше нового, современного в те исследования, которые мы начали тридцать лет назад под руководством Натальи Петровны Бехтеревой».
За многие годы работы научные связи превращаются в человеческие и – наоборот. Когда-то в аспирантуре в Ленинграде с Дамбиновой училась кубинка Алина Гонсалес Куэдо. По прошествии четверти века профессор кубинского Института неврологии и нейрохирургии разыскала Светлану Дамбинову, к тому времени работавшую в Америке. Однокурсницы встретились в Гаване, где российский профессор прочитала курс лекций и познакомилась с работой кубинских коллег: «Я нашла, что их исследования очень интересные, и мы сделали совместную работу; кубинцы также вошли в грант «Сколково» в качестве одного из партнеров по клиническим исследованиям», - рассказывает она.
«Кубинцы очень интересуются ранними биомаркерами, указывающими на риск инсульта. Куба в этом отношении обгоняет Америку, поскольку имеет развитую государственную программу и может делать те исследования, которые невозможно сделать на здоровых людях. Допустим, в США здорового человека никогда не отправят на МРТ, хотя у человека могут быть определенные доклинические симптомы. Страховка в такой ситуации не оплатит МРТ. На Кубе же это делается целенаправленно и бесплатно. Они делают МРТ для диабетиков, делают МРТ мозга для гипертоников, больных с сотрясением мозга».
Мозг – не тарелка спагетти
Возвращаясь к статье в журнале Frontiers, Светлана Дамбинова так определяет научную новизну работы: «Биомаркеров сейчас много, многие исследователи стараются ими заниматься при сопоставлении разных технологий. Но о сосудистых биомаркерах, чем мы занимаемся, - таких работ почти нет. Мозг зачастую представляют себе, как тарелку спагетти, где все переплетено. Ничего подобного: мозг структурирован, очень хорошо разделен, каждая часть мозга отвечает за свою конкретную функцию, и если вы ударили вот сюда, - точно будет страдать память; если сюда - потеряете зрение; если сюда – будет инсульт; а если сюда – человек впадает в тяжелую кому, потому что задет ствол мозга. И биомаркеры могут это показать.
Гендиректор компании DRD Анжей Жимбиев. Фото: Sk.ru
Из тысяч биохимических реакций и миллионов биомаркеров наша задача была выбрать такие, которые реально совпадают с клиническим наблюдением, т.е. симптомами, обязательно со структурной локализацией, с функционированием структуры и еще – с биохимическим бэкграундом. Это очень непростая задача, поэтому то, что мы делаем, - инновации хорошего уровня.
У меня 36 патентов, из них 16 я передала в промышленность. Патенты получены вместе с академиками Вероникой Игоревной Скворцовой, с Гусевым Евгением Ивановичем, со Скоромцом Александром Анисимовичем. И сейчас с нейрохирургом Александром Александровичем Потаповым [соавтором С.Дамбиновой по статье в Frontiers] мы подали заявку на патент».
Почему статья в американском журнале посвящена биомаркерам сотрясения мозга? В России, например, все понимают важность проблемы инсульта, но в отношении сотрясений – вы никого не убедите в том, что это архиважно, говорит Светлана Дамбинова. В Америке другое дело: «Это спортивная страна, и их очень волнует судьба детей, которые, допустим, играют в американский футбол; я это знаю по своим американским знакомым. Как дальше будет работать мозг, который был поврежден в детском возрасте? На это обращают большое внимание, на исследование этого дают деньги. Нет денег – нет исследований. Так это устроено в Америке. Я получаю гранты от военных на исследование биомаркеров сотрясений мозга и от National Institutes of Health (NIH) – на инсульты».
За многие годы научные интересы и сама жизнь сделались неотделимыми. В Америку Светлана Дамбинова попала в пенсионном, по российским стандартам, возрасте, когда поняла, что дома на пенсию не проживет. А тут американцы дали грант и пригласили в Атланту в Университет Эмори, где она отработала девять лет. Теперь у нее лаборатория в DeKalb Medical Center, также в Атланте.
Сколковская разработка компании DRD – практическая реализация ее исследований. «В Америке говорят: “It is impossible until it gets done and it’s done if it doesn’t depend on you». Я сделала научную основу, а дальше дело за моими молодыми активными коллегами. В DRD у меня нет никаких акций, нет материальной заинтересованности, но у меня есть заинтересованность, чтобы это было внедрено».
Что возвращает нас к презентации прототипа, которую компания DRD провела в Фонде.
Да/Нет
Так называемая тест-полоска физически - это белая пластина, размером меньше пластинки жвачки, с двумя углублениями. В одно помещают капельку крови или сыворотки, в другом через три минуты появляются полоски.
Одна полоска – нет инсульта. Две полоски – есть инсульт.
Так выглядит качественный тест на NR2 антитела, первый из серии прототипов, которые компания создает на грант Фонда. Технологически это иммунохроматографический тест, аналогичный тесту на глюкозу или на беременность. Но в данном случае ядром технологии является биомаркер, который разработала Светлана Дамбинова, объясняет генеральный директор DRD Анжей Жимбиев: «Тест-полоска представляет собой сэндвич нитроцеллюлозных мембран. В тесте используются нано-частицы золота размером 150 нанометров, которые связаны с биомаркером. В других прототипах будут использоваться другие нано-частицы, в т.ч. серебра и платины. Каждый биомаркер, каждый пептид, антитело – разные, у них разные размеры, последовательности. Чтобы достичь целевого показателя чувствительности теста, нужно подбирать эти параметры: например, размер мембраны, ее пропускная способность, размер и вид нано-частицы, то, как будем конъюгировать эти биомаркеры на частицы. Все это многообразие параметров должно быть совмещено, что делается опытным путем».
Светлана Дамбинова поясняет, что для удобства пользователей разные тесты будут обозначаться разным цветом полоски: кора – красная, подкорка – синяя и т.д. (серебро, платина по-разному поглощают свет). Эти разноцветные полоски могут считываться обычным смартфоном.
«У нас уже есть прототип софта, который с помощью iPhone считывает тест-полоску, интерпретируя цветовой сигнал в количественный. Мы сейчас отрабатываем алгоритм, он должен быть очень точным, чтобы уменьшить погрешность с учетом факторов внешней среды. Если будет, например, светить на тест-полоску синяя лампа или красная лампа, а нам надо определить интенсивность синего цвета, - каким образом это отразится на результате? Уже сейчас программа работает с достаточно высокой точностью. Мы даже пробовали – накладывали синий фильтр (пластиковый файлик), ставили под него тест, фоткали – и результат ничем не отличался от стандартных условий. То есть программа подстраивается под алгоритм: сейчас под синий, дальше под красный и зеленый».
Однако все это дело пусть и близкого, но будущего. Сейчас задача-минимум сводится к ответу на вопрос: Да/Нет.
«Пока тест работает только на сыворотке, на следующем этапе будет работать на цельной крови, без буферов и будет скоростным, - объясняет Анжей Жимбиев. - По гранту «Сколково» мы первый год нашего проекта занимаемся разработкой прототипов и создаем дизайн клинических исследований; на второй год планируем начать собственно клинические исследования. Грант фактически начал свое действие в мае прошлого года, и за первые пять месяцев мы уже добились большого результата, создав этот прототип. Нам нужно создать еще несколько других прототипов на другие биомаркеры в течение первого года действия гранта. Но мы исходим из того, что тест на NR2 антитела – это самая сложная задача, и эксперты это подтверждают; из всех тестов, что у нас присутствуют в пайплайне, с самой сложной задачей мы уже справились. Остальные задачи будут проще, что внушает оптимизм».
Тест на NR2 антитела нужен для оценки хронической ишемии головного мозга и для оценки риска ишемического инсульта и транзиторной ишемической атаки. Компания намерена внедрять тест для клиницистов: на уровне диспансеризации в поликлинике и на уровне неврологических отделений.
«Этот тест очень востребован неврологами, - уверен Анжей Жимбиев. - Перед тем, как делать этот продукт, мы, конечно, выясняли, какие ожидания, каков запрос у неврологов. И они сказали, что нужен тест, который может определять наличие повреждений мозга у пациентов с хронической ишемией. Допустим, есть 100 пациентов, у которых одинаковые риск-факторы развития ишемического инсульта: диабет, возраст 65 лет и т.д. Нужно понять, кто именно из этих пациентов имеет реальный риск возникновения ишемического инсульта. Это позволит дифференцировать группы и выделить тех, с кем в первую очередь нужно работать в плане профилактики. Вот основная задача теста».
На следующем этапе компания будет создавать тест для скорой помощи. «Делаем это совместно с НИИ скорой помощи им. Джанелидзе, - продолжает Анжей Жимбиев. - Мы у них спрашиваем: какой тест вам нужен в экстренной ситуации? Может быть, нужно снабдить полоску какой-то кнопкой, или она должна быть в виде ручки. Тест обязан быть удобным, чтобы в экстренной ситуации врач мог быстро принять решение. Например, нашли человека на улице без сознания. Непонятно, что это – следствие черепно-мозговой травмы или инсульта или кардиологическая проблема. Сделали тест, и становится ясно, куда везти пациента. Это то, что мы называем маршрутизацией».
К боксерам не подпускают
«Во всех странах ставится много ошибочных диагнозов инсульта – до 25%. Симптомы те же, что, например, в случае с эпилепсией, - рассказывает Светлана Дамбинова. - Мне говорят: вы хотите за невролога ставить диагноз. Я объясняю: мы хотим помочь неврологу получить объективный результат - что происходит в мозге и где это происходит. Мы не заменяем невролога, мы не заменяем МРТ, мы просто точно знаем, кого надо на МРТ направить, а кого не надо. А если шире - тесты нужны для того, чтобы предсказать и предотвратить: вы еще можете помочь мозгу».
По словам г-жи Дамбиновой, у нее в Америке достаточно много кейсов, когда, допустим, прыгун с трамплина прыгнул, а приземлился с инсультом. Оказывается, причиной инсульта стала ранняя травма. Когда-то он ударился головой и не обратил на это внимания.
Профессор Дамбинова работаете с американским футболом, с прыгунами с трамплина, но - не с боксерами. А ведь, казалось бы, - вот ее стопроцентные клиенты.
«Меня не подпускают к боксерам, - смеется Светлана Дамбинова. - Мне говорят: вы что, вы нам закроете целый вид спорта».