А. Брюховецкий - Нейроинженерия и нейротехнологии

Благодарю авторов за созидательный научный труд и преданность своему делу в отечественных нейронауках. Признателен авторам за очень доступное и понятное написание этой научной книги, которая смогла систематизировать достаточно разрозненные знания и достижения в области нейроинженерии и нейротехнологий по всему миру и показать надежды человечества в этой области.

Надеемся, что молодым нейроученым и клиницистам будет очень интересно ознакомиться с отечественной историей становления нейроинженерии и этапами создания национальных нейротехнологий. Пожелаем доброго пути этой книге и много умных читателей и научных последователей.

Написать книгу о современной нейроинженерии и перспективных нейротехнологиях мы задумали достаточно давно, т.к. наша команда врачей-неврологов и нейрохирургов, нейробиологов, физиков, инженеров, математиков и программистов уже более 30 лет активно интересовалась и увлеченно занималась в эксперименте на животных и в клинике нервных болезней проблемой реставрации поврежденной нервной ткани и восстановлением нарушенных функций головного и спинного мозга у человека и животных. Уже более 30 лет нами применялись самые передовые для своего времени и для нашей страны биомедицинские и нейробиоинженерные технологии реставрации мозга. На протяжении этих долгих лет нами был реализован в эксперименте и применен в клинике очень широкий спектр современных биомедицинских нейротехнологий, направленных на реконструкцию и восстановление анатомо-морфологической структуры участков поврежденного спинного и головного мозга человека. Для нейрореставрации поврежденного головного и спинного мозга в конце прошлого века (1989—2000) нами применялись трансплантации фетальных клеток и клеток пуповинной крови человека, аутологичных нейральных стволовых и прогениторных клеток, полученных из обонятельной выстилки носа пациента, а также транскраниальная магнитостимуляция мозга и имплантация нейростимуляторов головного и спинного мозга человека (Брюховецкий, 2003; Брюховецкий, 2010; Брюховецкий, Хотимченко, 2018; Брюховецкий и др., 2018). Последние два десятилетия XXI в. мы активно развивали терапевтические нейротехнологии реставрации поврежденного мозга с использованием интратекальных и интравентрикулярных цитотрансфузий аутологичных и гаплоидентичных (близкородственных) гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) костного мозга (более 17 тыс. трансплантаций у 5 тыс. человек), мобилизованных в периферическую кровь гранулоцитарным колониестимулирующим фактором (Г-КСФ). В 2005 и 2006 гг. эта биомедицинская нейротехнология была официально разрешена в Российской Федерации к клиническому применению Минздравом России и Росздравнадзором и была зарегистрирована в реестре новых биомедицинских технологий Минздрава России. Другой нейротехнологией стали наши исследования по интервенционной биоинженерии головного мозга с использованием малоинвазивных, стереотаксических и рентгенохирургических способов реконструкции мозга (более 300 операций на человеке с программной региональной перфузией, стентированием и балонной ангиопластикой, стереотаксической нейротрансплантацией и имплантацией нейростимуляторов) и операций по тканевой инженерии с имплантацией гетерогенного матрикса «СфероГель» ТМу 104 пациентов с последствиями травм спинного мозга и имплантации биодеградируемых биополимерно-клеточных нейроэндопротезных систем.

Новым направлением нейроинженерии стали наши пионерские исследования начала XXI в. по дистанционной мультиволновой бесконтактной радионейроинженерии. Данная нейротехнология нейрореставрации поврежденного мозга была нами запатентована в 2017 г. и Роспатентом признана как одно из 100 лучших изобретений Российской Федерации в 2017 г. Более 200 человек с органическим поражением головного и спинного мозга успешно прошли лечение с использованием этой нейротехнологии. В этой книге мы целую главу посвятили этой инновационной технологии бесконтактной реставрации поврежденного головного и спинного мозга и надеемся, что многих нейроученых заинтересует наша новая разработка.

Большая часть нейроинженерных операций была проведена нами в прошлом веке еще с применением фетальных клеточных систем и биоинженерных работ по интервенционной неврологии и функциональной нейрохирургии. Они были выполнены нами на базе 32 Центрального военно-морского клинического госпиталя Министерства обороны России в рамках разработки и создания программ лечения боевой травмы мозга у военнослужащих. Часть научно-исследовательских работ была выполнена на базе НМИЦ трансплантологииНМИЦ ТиО Минздрава России и ГУ НИИ социальной и судебной психиатрии им В. П. Сербского в рамках межведомственной программы «Нейротрансплантация и клеточная трансплантация при травме головного и спинного мозга и опорно-двигательного аппарата» под руководством директора этого института акад. РАН и РАМН, проф., д.м. н. Валерия Ивановича Шумакова.

Однако самая значительная часть исследований по реставрационной нейроинженерии была выполнена нами на базе частного высокотехнологического госпиталя ЗАО Клиника «НейроВита» в рамках отраслевой научно-исследовательской программы «Новые клеточные технологии – медицине» Российской академии медицинских наук (РАМН). Научными руководителями этих больших проектов были ведущие ученые страны – директор ГУ НМИЦ трансплантологииНМИЦ ТиО акад. РАН и РАМН, проф., д.м. н. В.И. Шумаков и ректор Российского государственного медицинского университета (РГМУ) им. Н. И. Пирогова акад. РАМН, проф., д.м. н. В.Н. Ярыгин. Исследования в рамках этой программы преимущественно выполнялись и финансировались силами Министерства обороны России, а также за счет средств Минздрава России и Российского государственного медицинского университета (РГМУ). Все работы по нейробиоинженерии проходили под постоянным контролем и надзором ученых советов и этических комитетов ГУ НИИ ТиО и РГМУ, а в дальнейшем – преимущественно на средства, заработанные клиникой «НейроВита», и спонсорские частные средства меценатов, физических и юридических лиц.

Из вышесказанного очевидно, что экспериментальными и клиническими нейроинженерными технологиями в восстановлении повреждений головного и спинного мозга человека и животных наша команда занимается больше 30 лет. Однако сам термин «нейроинженерия» появился в научной литературе сравнительно недавно и преимущественно связан с появлением в начале второго десятилетия XXI в. учебных и научных программ во многих американских университетах по курсу «Нейроинженерия». До этого времени все научные и прикладные исследования в области восстановления поврежденного головного и спинного мозга, а также методы инженерного восстановления повреждений периферической нервной системы шли под флагом «реконструктивно-восстановительной нейрохирургии», «нейротрансплантации», «тканевой инженерии мозга», «биоинженерии мозга», «функциональной нейрохирургии» и т. д. В Российской академии наук (РАН) более 40 лет даже существовало такое специализированное научное направление исследований, как биоинженерия, и был организован целый академический научно-исследовательский институт, занимающийся фундаментальными проблемами биоинженерии. При этом в Российской академии наук под биоинженерией преимущественно понимались генная инженерия, пептидная инженерия, молекулярная инженерия новых лекарственных препаратов и другие виды инженерных исследований, преимущественно в биологии, сельском хозяйстве и в меньшей мере в медицине. В РАН понятие нейроинженерии в структуре биоинженерии не использовалось и не применялось в принципе. Однако уже в конце прошлого века по всему миру отдельные исследователи и исследовательские научные коллективы стали применять термины «тканевая инженерия» (Vacanty et al., 1998), «нейробиоинженерия» и «нейротехнологии» (Брюховецкий и др., 2000; Брюховецкий, 2003; Брюховецкий и др., 2018) или «нейрореставрология» (Raisman, 2006, 2015; Honyung et al., 2006; Honyung, 2018) для обозначения результатов реконструкции и реставрации нервной ткани поврежденного головного спинного мозга млекопитающих и человека.