חלבון הלם. השפעות של הלם חום ברמה התאית

כל התאים החיים מגיבים לעליית טמפרטורה ולכמה מתחים אחרים על ידי סינתזה של קבוצה מסוימת של חלבונים הנקראים חלבוני הלם חום (Hsp, חלבון הלם חום, חלבון סטרס). במספר חיידקים נמצאה תגובה אדפטיבית אוניברסלית בתגובה לגורמי סטרס שונים (טמפרטורות גבוהות ונמוכות, שינוי חד ב-pH ועוד), המתבטאת בסינתזה אינטנסיבית של קבוצה קטנה של חלבונים דומים. חלבונים כאלה נקראים חלבוני הלם חום, והתופעה עצמה נקראת תסמונת הלם חום. לחץ על תא חיידק גורם לעיכוב של סינתזה של חלבונים קונבנציונליים, אך גורם לסינתזה של קבוצה קטנה של חלבונים, שתפקידה ככל הנראה הוא לנטרל מתח על ידי הגנה על המבנים התאיים החשובים ביותר, בעיקר נוקלואידים וממברנות. מנגנוני הוויסות המופעלים בתא תחת השפעות הגורמות לתסמונת הלם חום אינם ברורים עדיין, אך ברור כי זהו מנגנון אוניברסלי של שינויים אדפטיביים לא ספציפיים.

כפי שכבר הוזכר, HSPs כוללים חלבונים המסונתזים על ידי תאים בתגובה להלם חום כאשר הביטוי של מאגר החלבונים העיקרי המעורב בחילוף חומרים תקין מדוכא. משפחת HSP 70 kDa (HSP-70 אוקריוטי ו-DnaK פרוקריוטי) כוללת חלבוני הלם חום הממלאים תפקיד חיוני הן בהבטחת שרידות התא בתנאי לחץ והן במטבוליזם תקין. רמת ההומולוגיה בין חלבונים פרוקריוטיים ואוקריוטיים עולה על 50% עם זהות מלאה של תחומים בודדים. HSPs של 70 kDa הם אחת מקבוצות החלבונים השמורות ביותר בטבע (Lindquist Craig, 1988; Yura et al., 1993), מה שכנראה נובע מתפקידי המלווה ש-HSPs אלה מבצעים בתאים

השראת גנים של חלבון הלם חום (HSP) באאוקריוטים מתרחשת בהשפעת גורם הלם החום HSF. בתאים לא לחוצים, HSF קיים הן בציטופלזמה והן בגרעין כצורה מונומרית הקשורה ל-Hsp70 ואין לה פעילות קושרת ל-DNA. בתגובה להלם חום או מתח אחר, Hsp70 מתנתק מ-HSF ומתחיל לקפל חלבונים דנטורטיים. HSF מורכב לטרימרים, יש לו פעילות קושרת DNA, הוא מצטבר בגרעין ונקשר לפרומוטור. במקביל, שעתוק הצ'פרונים בתא עולה פעמים רבות. לאחר שהלחץ חלף, ה-Hsp70 המשוחרר נצמד שוב ל-HSF, אשר מאבד את פעילותו קושרת ה-DNA והכל חוזר לקדמותו [Morimoto ea 1993] חלבוני הלם חום מופיעים על פני השטח של תאי הממברנה הסינוביאלית בזמן זיהומים חיידקיים.

רוב חלבוני הלם החום הללו מיוצרים בתגובה לגירויים מזיקים אחרים. אולי הם עוזרים לתא לשרוד מצבי לחץ. ישנן שלוש משפחות עיקריות של חלבוני הלם חום - משפחה של חלבונים עם מזח. עם מסה של 25, 70 ו-90 kDa (hsp25, hsp70 ו-hsp90. הרבה חלבונים דומים מאוד מכל אחת מהמשפחות הללו נמצאו בתאים נורמליים. הם עוזרים להמס ולקפל מחדש חלבונים דנטורטיים או מקופלים שגויים. יש להם גם פונקציות אחרות.

החלבונים ממשפחת hsp70 הם הנחקרים ביותר. חלבונים אלו נקשרים למספר חלבונים אחרים, כמו גם לקומפלקסים ולאגרגטים חלבונים לא תקינים, שמהם הם משתחררים על ידי הצמדת ATP. הם עוזרים להמיס ולקפל מחדש חלבונים מצטברים או מקופלים שגויים באמצעות מחזורים מרובים של הוספת ATP והידרוליזה. חלבונים לא תקינים קיימים בכל תא, אך בהשפעות מסוימות, כמו הלם חום, מספרם בתא עולה באופן דרמטי, ובהתאם לכך יש צורך בכמות גדולה של חלבוני הלם חום. מה מסופק על ידי הפעלת שעתוק של גנים מסוימים של הלם חום.

חלבוני הלם חום, היוצרים קומפלקס עם שרשרת הפוליפפטיד ההולכת וגדלה, מונעים את הצטברותו וההשפלה הלא-ספציפית שלו מפעולת פרוטאנזים תוך-תאיים, ותורמים לקיפול הנכון של הבלוקים, המתרחש בהשתתפותם של מלווים אחרים. Hsp70 מעורב בפיתוח תלוי-ATP של שרשראות פוליפפטידים, מה שהופך אזורים לא קוטביים של שרשראות פוליפפטידים לזמינים לפעולת אנזימים פרוטאוליטיים.

חלבוני הלם חום מקודדים על ידי משפחה של גנים עמידים אבולוציונית המתבטאים בתגובה למגוון מצבי לחץ ומעורבים במנגנוני הסתגלות. התגלו לראשונה במהלך הלם תרמי ב-Drosophila, חלבוני סטרס מעורבים ברוב התהליכים הפיזיולוגיים של כל האורגניזמים החיים והם מרכיב של מנגנון איתות יחיד [Ananthan J., Goldberg A.L. 1986, Massa S.M., Swanson R.A. 1996, Morimoto R., Tissieres A. 1994, Ritossa F. 1962].

הפעלת גורמי שעתוק של חלבוני סטרס (HSF) מתרחשת על ידי זרחון שלהם בהשפעת עלייה בריכוז הסידן התוך תאי, תגובות רדיקלים חופשיים של חמצון שומנים ותהליכים אחרים של עקה חמצונית, הפעלה של מעכבי פרוטאז וטירוזין קינאזות. אבל הטריגר העיקרי שמפעיל את הסינתזה של חלבוני סטרס הוא מחסור ב-ATP, המלווה באספקה ​​לא מספקת של חמצן וגלוקוז לרקמת המוח [Benjamin I. J., Hone S. 1992, Bruce J.L., Price B.D. 1993, Cajone F., Salina M. 1989, Courgeon A.-M., Rollet E. 1988, Freeman M.L., Borrelli M.J. 1995, Kil H.Y., Zhang J. 1996, Suga S., Novak T.S., Jr. 1998, Price B.D., Calderwood S.K. 1991, Zhou M., Wu X. 1996].

ישנן מספר סוגים של גורמי שעתוק חלבון סטרס, ביניהם חלבון HSF1 הוא מתווך תגובת לחץ, וחלבון HSF2 הוא מווסת של גנים hsp. בתנאים של איסכמיה מוחית, HSF1 ו-HSF2 מפעילים באופן סינרגטי שעתוק גנים. הם יוצרים טרימרים מופעלים הנקשרים לרצפים רגולטוריים (HSEs) באזורי הפרוטור של גנים של סטרס, וכתוצאה מכך סינתזת mRNA. הצטברות של חלבוני סטרס מובילה ל"הפעלה" של הלולאה האוטו-ויסתית, וקוטעת את הביטוי הנוסף שלהם [Baler R., Zou J. 1996, Mestril R., Ch, S.-H. 1994, Sistonen L, Sarge K.D. 1994, Rabindran S.K., Haroun R.I. 1993, Sarge K.D., Murphy S. 1993, Sorger P.K., Pelham H.R.B. 1987, Wu C., Wilson S. 1987, Nakai A., Morimoto R. 1993, Nowak T.S., Jacewicz M. 1994, Scharf K.-D., Rose S. 1990, Schuetz T.J., Gallo G.J. 1991].

במודלים ניסיוניים עם איסכמיה מוחית מוקדית, נמצא כי הביטוי של הגן של חלבון הסטרס העיקרי, חלבון HSP72, מתועד באזור מוגבל במוח עם ירידה בזרימת הדם המוחית מתחת ל-50% נורמה ורק בתאים שנותרו ברי קיימא. בהתאם לכך, באזור הגרעיני של איסכמיה, הביטוי של הגן hsp72 נצפה בעיקר בתאי אנדותל כלי דם עמידים יותר לאיסכמיה; באזור השולי של האוטם - ובתאי גליה, באזור הפנימברה - ובנוירונים [

"חלבוני הלם חום" (ראשי תיבות HSP או HSP מאנגלית. Heat shock proteins) הם תרכובות מיוחדות שתאי יצורים חיים מייצרים בעת עלייה חדה בטמפרטורה או כתוצאה מעומסים מלחיצים אחרים. ה-HSPs הראשונים התגלו לראשונה על ידי מדענים באמצע המאה הקודמת. מאז, תפקידם של חלבוני הלם חום בצמחים, בעלי חיים ובני אדם נחקר באופן פעיל.

בתחילה, הוא האמין כי הם ממלאים תפקיד מגן בלעדי, מניעת התרחשות של נזק בלתי הפיך. עם זאת, עם הזמן התברר כי תרכובות אלו יכולות לקחת חלק פעיל בהתחדשות של מבני תאים פגומים, כמו גם בתפקוד מערכת החיסון.

בפרט, הונחה כי HSPs מעורבים בקשירה של שברי חלבון המופיעים במהלך הרס תאי גידול ממאירים. במקרה זה נוצרים קונגלומרטים המוכרים על ידי חסינות אנטי סרטנית כ"תוקפן", כלומר. מתרחשת מה שנקרא "הצגת אנטיגן". במילים אחרות, מערכת החיסון האנושית מקבלת את ההזדמנות "לראות סרטן", שבתנאים רגילים יכולה להסוות את עצמה בצורה מוצלחת למדי. כתוצאה מכך, התהליך הטבעי של הרס הגידול יוצא לדרך.

אישור התיאוריה הזו, כמו גם מחקר מעמיק של מבנה חלבון הלם החום ופעולתו ברקמות הגידול ברמה המולקולרית, התאפשרו רק לאחר שהחומר הייחודי הזה נכנס לתחנת החלל הבינלאומית. הוא נשלח לחלל על ידי מומחים רוסים ממכון המחקר של Highly Pure Biopreparations FMBA, שסנתז HSP באמצעות טכנולוגיות הנדסה גנטית בלעדיות.

הודות לחוסר משקל, אפילו גבישי חלבון המתאימים לניתוח דיפרקציה של קרני רנטגן צמחו מחומר המקור, "נארוז" לתוך הצינורות המולקולריים הדקים ביותר. שלב החלל איפשר לפתור בהצלחה את הבעיה העיקרית שניצבת בפני מדענים: בתנאי הכבידה, החלבונים גדלו בצורה לא אחידה, ואי אפשר היה להשיג גבישים עם הגיאומטריה הנכונה על פני כדור הארץ. הניתוח של חלבונים גבישיים שגדלו בחלל בוצע על ידי מדענים רוסים ויפנים באמצעות ציוד כבד מודרני.

הנתונים שהתקבלו היוו את הבסיס ליצירת תרופה ייחודית, שהשפעתה נוסתה תחילה במבחנות על תרביות תאים, ולאחר מכן על חיות מעבדה. עכברים עם סרקומה ומלנומה, כולל בעלי חיים עם השלב הרביעי (הסופני) של המחלה, טופלו בתרופה המבוססת על HSP מסונתז.

התוצאות היו יותר ממרשימות:

• הרוב המוחלט של העכברים החלימו לחלוטין;
• לא נרשמה תופעת לוואי.

איך מדענים רוסים מקבלים חלבון הלם חום

HSP מיוצר על ידי תאים חיידקיים שהכניסו גן מבודד מתאי אנושי ושובט. גן זה אחראי לסינתזה של חלבון הלם חום. כיום, ייצורו באמצעות טכנולוגיה זו מתבצע באתרי הייצור של מכון המחקר של OChB.

כיצד התרופה "פועלת" ובאילו סוגי סרטן ניתן לטפל באמצעותה

השימוש במוצר הביולוגי נועד להעלות את ריכוז ה-HSP ברקמות הגידול של חולי סרטן לערכים הגורמים להשפעה טיפולית. צורך זה קיים מכיוון שחלבון הלם חום "המעיד על חסינות סרטן" בגוף האדם:

• מיוצר בכמויות קטנות מאוד;
• לא ניתן "להרכיב" בתאים בריאים ו"להעביר" לתאים סרטניים לא טיפוסיים.

המפתחים טוענים שהשיטה שפיתחו היא אוניברסלית, כשם שהחלבון עצמו, המיוצר על ידי כל רקמות הגוף שלנו, הוא אוניברסלי. לכן, אם בדיקות נוספות מאשרות את ההשפעה הטיפולית של התרופה, ולא מתגלות תופעות לוואי, ניתן להשתמש בה כדי לטפל לחלוטין בכל צורות הסרטן.

יתרונות נוספים של הפיתוח הרוסי:

• הטיפול יעיל בשלבים הסופניים, קרי. בדיוק כשקשה מאוד, לעתים קרובות מאוד בלתי אפשרי, להתמודד עם הגידול בכל דרך אחרת.
• מדענים בוחנים אפשרות לפעולה ממוקדת של התרופה. עד כה, התרופה ניתנה לחיות מעבדה תוך ורידי ומופצת בדם בכל הגוף. בשלב הניסויים הקליניים מתכננים המומחים לבדוק את שיטת האספקה ​​הממוקדת של חלבון הלם חום לתאי הגידול במקביל למתן תוך ורידי, בתקווה להגביר עוד יותר את יעילות הטיפול ולהפחית את הסיכון לתופעות לוואי. אפשרות זו מבדילה באופן מהותי את הטכנולוגיה הרוסית משיטת הטיפול בתאי CAR-T, שהכנסתה הרשמית לפרקטיקה הקלינית צפויה בקיץ 2017.

כבר נמצא כסף לשלב הסופי של מחקרים פרה-קליניים של התרופה החדשה (כ-100 מיליון רובל). נותר למצוא נותן חסות שיחלוק מימון לניסויים קליניים עם המדינה. עד כה ניתנו סדרי עדיפויות לעסקים הרוסיים. אם לא ניתן למצוא נותני חסות רוסיים, ישקלו אפשרויות שותפות עם יזמים יפנים או מבנים עסקיים ממדינות אחרות. זה עשוי לקחת עוד 3-4 שנים כדי להשלים את תהליך הבדיקה. עם תוצאה חיובית, אונקולוגים יוכלו לקבל כלי יעיל ביותר במלחמה בסרטן.

מה יכול להרתיע משקיעים ולהפחית את רמת האופטימיות בתחזיות

השקעות בכל ניסוי קליני נושאות סיכונים גדולים למדי עבור העסק. ואכן, גם עם ההתפתחות המודרנית של המדע, אי אפשר להניח בוודאות מוחלטת כיצד תתנהג תרופה חדשה, כמה יעילה ובטוחה היא תהיה לא במבחנה ובגוף של עכבר מעבדה, אלא בפועל. עם זאת, החיפוש אחר השקעות הוא רק עניין של זמן.

הזמן יגיד כמה יעילה תהיה השיטה החדשה. לדוגמה, לא ניתן לשלול שעם חסינות טבעית מוחלשת, יכול להיות שהיכולת שלו להילחם בגידול פשוט לא מספיקה.

וכמובן, רק לאחר כמה שנים ניתן יהיה להבין:

• האם תאים סרטניים יכולים לעבור מוטציה בחיפוש אחר הגנה מפני "מינוני הלם" של HSP;
• האם פעולת התרופה תגרום לתוצאות בלתי רצויות בטווח הארוך.

חומר עם כותרת משנה אופטימית מאוד "תרופה מהונדסת גנטית לכל הסוגים והשלבים של גידולים ממאירים, חולים יכולים לקבל תוך שלוש עד ארבע שנים".

עם זאת, כל אדם בעל ידע כלשהו בטיפול בסרטן, במקרה הטוב, ירים גבות בהפתעה, ובמקרה הרע, יתמרמר למראה פרוגנוזה כזו. אנחנו אומרים לכם מה לא בסדר ב"תחושה המדעית" הבאה.

מה קרה?

פיתוח התרופה, שתוארה ב-Izvestia, מבוצע במכון המחקר הממלכתי להכנות טהורות במיוחד של הסוכנות הפדרלית לרפואה וביולוגית (FMBA) של רוסיה. סגן מנהל המחקר של המכון, חבר מקביל באקדמיה הרוסית למדעים ודוקטור למדעי הרפואה, פרופסור אנדריי סימבירצב, במאמר זה תחת הכותרת "תרופה לסרטן נוצרה ברוסיה ונבדקה בחלל", אמר כתב איזבסטיה על "חלבון הלם חום", שהתגבש באפס כבידה, ב-ISS, ועובר כעת בדיקות פרה-קליניות.

כעת מתבצע מחקר במענק ממשרד החינוך והמדע, ומדענים מתכננים למצוא 100 מיליון רובל לניסויים קליניים בעזרת משקיעים פרטיים ותוכנית מימון משותף של 50% מהמדינה. כדי למשוך אותו, המפתחים הולכים "לדפוק על כל הדלתות, כי התרופה היא ייחודית. אנחנו על סף גילוי טיפול סרטן חדש לגמרי. זה יעזור לאנשים עם גידולים חשוכי מרפא".

"אנחנו כבר מייצרים את התרופה באתרי הייצור של מכוני המחקר", אומר אנדריי סימבירצב לעיתונאים נלהבים, ומוסיף כי הם נבדקים כעת על עכברים, והיא תגיע לחולים תוך שלוש עד ארבע שנים בלבד.

מה המלכוד?

כל זה נשמע מאוד מעורר השראה, אבל חלבוני הלם חום אכן ידועים כבר זמן רב, אבל משום מה אנשים עדיין לא עשו מהם תרופת פלא לכל סוגי הסרטן. מדובר במשפחה די גדולה של חלבונים המופעלים בתגובה ללחץ עם עלייה (ולפעמים אף ירידה) בטמפרטורה. הם עוזרים לתא להתמודד עם ההשלכות של השפלת המבנה של חלבונים אחרים. הדוגמה המפורסמת ביותר לשינוי כזה היא קיפול המרכיב העיקרי של חלבון ביצה, אלבומין, במהלך טיגון או רתיחה, כאשר הוא הופך משקוף ללבן. אז, חלבוני הלם חום מבטלים את ההשלכות של שינויים אלה: הם "מתקנים" או סוף סוף מנצלים את המבנים המושפלים. חלבוני הלם חום רבים הם גם מלווים שעוזרים לחלבונים אחרים להתקפל כראוי.

התייחסות:
צ'פרונים הם מחלקה של חלבונים שתפקידם העיקרי הוא לשחזר את המבנה השלישוני או הרבעוני של חלבונים; הם גם משתתפים ביצירה ובניתוק של קומפלקסים חלבונים.

חלבוני הלם חום נמצאים בכל התאים. עם זאת, בתאים שונים (בעיקר תאי גידול, אשר שונים מאוד בסוגי סרטן שונים הן זה מזה והן מתאי הגוף הרגילים), חלבונים אלו מתנהגים בצורה שונה. לדוגמה, בסוגים מסוימים של סרטן, הביטוי של חלבון HSP-70 יכול להיות מוגבר (במלנומה ממאירה) וגם מופחת (בסרטן הכליה).

כדי להבין על איזה סוג חלבון אנחנו מדברים והאם הוא באמת משמש בטיפול בסרטן ויכול לעזור בכל סוגיו, שוחחנו עם אלכסנדר ספוז'ניקוב, דוקטור למדעי הביולוגיה. מדען זה הוא ראש המעבדה לאינטראקציות סלולריות במכון לכימיה ביו-אורגנית על שם מ.מ. שמיאקין וי.א. Ovchinnikov RAS, אשר עוסק באחד הפיתוחים המבטיחים ביותר בתחום זה של חלבוני הלם חום במשך שנים רבות. הוא הגיב על המאמר הזה:

"אני לא אגיד שמדובר בשטויות, אבל זה מידע שגוי לחלוטין. המחבר של הרעיון של שימוש בחלבוני הלם חום במשקל מולקולרי של 70 קילודלטון (מה שנקרא HSP-70, באנגלית HSP70) הוא חברי ועמית בוריס מרגוליס. הוא עובד במכון הציטולוגיה בסנט פטרבורג.

הוא ואשתו, אירינה גוז'ובה, היו מעורבים בחלבון הזה כל חייהם (גם אני עוסק בזה שנים רבות, אבל לא במחקר הקשור לטיפול בסרטן). פורמלית, ראש המעבדה היא אירינה, היא חוקרת איך חלבון קשור למחלות ניווניות, ובוריס הוא ראש המחלקה. הוא האדם הראשון בעולם שהציע שימוש בחלבון "עירום" שאינו עמוס באנטיגנים כלשהם הקשורים לגידול.

לא האמנתי ברעיונות שלו לגבי היישום הזה של חלבון זה (למעשה, עדיין לא הוכח שזה יהיה יעיל). אם "רוקדים מהכיריים", יש הינדי, פראמוד סריבסטווה, שנולד בהודו, אבל למד, חי ועובד באמריקה. לפני זמן רב, הוא עשה לא רק "חיסון" נגד גידול בעזרת HSP-70, אלא גם פתח מרפאה ומטפל בו בחולי סרטן. Srivastava שואב את החלבון הזה ישירות מהגידול: הוא לוקח ביופסיה מהמטופלים, שואב אותה מפיסות רקמה (יש דרכים מיוחדות לקבל חלק גבוה מאוד של חלבון זה).

עם זאת, החלבון, המתקבל מרקמות של חולי סרטן, נמצא בקשר חזק עם פפטידים הקשורים לגידול - אותם סימנים לגידול המוכרים על ידי מערכת החיסון. לכן, כאשר נותנים קומפלקס זה לחולים, מספר רב של חולים מפתח תגובה חיסונית, ומתקבלת השפעה חיובית על החולה.

למעשה, על פי הסטטיסטיקה, השפעה זו אינה עולה על ההשפעה של כימותרפיה. אבל עדיין, כימותרפיה "מרעילה" את הגוף, אבל "חיסון" כזה לא "מרעל" את הגוף. זה סיפור ישן מאוד, גישה זו משמשת כבר זמן רב בקליניקה.
אלכסנדר ספוז'ניקוב.דוקטור למדעי הביולוגיה, פרופסור

לגבי בוריס מרגוליס, הוא (במיוחד, על בסיס המעבדה שלי) הראה (ופרסם את תוצאות עבודתו) שאם מוסיפים לתאי הגידול חלבון טהור, ללא כל נטל גידול, אז החלבון האקסוגני הזה גורם לתאי גידול. לחשוף את אותם פפטידים הקשורים לגידול שנמצאים בדרך כלל בתוך תאים אלה, בציטופלזמה. אז המערכת החיסונית מזהה אותם, והגוף ידחה את התאים הללו בעצמו, יילחם בגידול.

זה הוכח בתרבות בַּמַבחֵנָה, כלומר לא בגוף, אלא במבחנה. בנוסף, בוריס מרגוליס טען רק ללוקמיה בילדות, שכן הוא קשור לרופאים בסנט פטרסבורג. מה שאמר סימבירצב בראיון שלו הוא כבר הרחבה של שיטה זו של שימוש בחלבון עירום וטהור.

מנגנון הפעולה של חלבון טהור זה הוא לאלץ את הגידול למשוך אל פני השטח (כפי שמרגוליס עצמו כינה זאת, "לסחוט") את הפפטידים הללו עם החלבון האנדוגני שלהם. חלבון זה נמצא בכל התאים, ואין תא אחד בעולם שאין בו חלבון זה. זה חלבון מאוד עתיק, מאוד שמרני, לכולם יש אותו (אני לא מדבר עכשיו על וירוסים).

מרגוליס עצמו לא היה מושך מחקרים פרה-קליניים, הוא קיבל (לפני חמש שנים) מענק יחד עם המכון להכנות טהורות. ככל הנראה, סימבירצב זה עובד במכון הזה, שמעתי את שם המשפחה שלו פעמים רבות, אבל מכיוון שזו הסוכנות הפדרלית לרפואה וביולוגית, אליה שייך המכון לאימונולוגיה על קשירקה, שבה עבדתי שנים רבות, אז סביר להניח שזהו המכון לתרופות בטוהר גבוה, שאיתו קיבל מענק למחקרים פרה-קליניים. בתקופה הסובייטית, זה היה הדירקטוריון השלישי של משרד הבריאות. עם המכון הזה התקבל מענק לקדם מרפאה ממשרד החינוך בסך 30 מיליון לשלוש שנים, שהסתיימו לפני שנתיים.

המכון להכנות טהור עשה את כל הניירת, הם דיווחו על המענק שלהם, לגבי השלב הבא, קידום התרופה, גם שם צריך כסף. זהו השלב הראשון של המחקר הקליני. כאן בוריס מרגוליס, למיטב הבנתי, כבר התרחק מהפיתוח, ונתן אותו למכון להכנות טהורות במיוחד.

הם מייצרים את החלבון הזה, הם הכינו ביוטכנולוגיה, אפילו יש לי אותו במקרר, בוריס נתן אותו לבדיקה. הם מייצרים אותו בכמויות גדולות, מאחסנים אותו בצורה lyophilized (בצורה יבשה), באמפולות סטריליות. למעשה, יש להשתמש בתרופה זו בניסויים קליניים, אולי עם כמה תוספים. אבל זה דורש כסף.

כשראיתי בטעות את החדשות מהראיון של סימבירצב, קראתי אותה, שלחתי אותה למרגוליס ושאלתי אם הוא קרא אותה. בוריס ענה לי שאנדריי (שהוא מכיר היטב) עשה איזושהי טיפשות, אפילו לא התייחס לסופרים. המחבר של הרעיון הזה (להשתמש בחלבון טהור כתרופה נגד גידולים באונקולוגיה), אני חוזר, הוא בוריס מרגוליס. אבל, עד כמה ששמעתי ממנו לאחרונה, הוא התרחק מהנושא הזה.

אני עובד על החלבון הזה, אבל בתור אימונומודולטור, כמו המעבדה שלי. עבדנו קצת עם תכונות אנטי-גידול בדגמי עכברים. היו תוצאות ממש טובות. אני מתכוון לחלבון "עירום", יש לו רק תכונות מעוררות חיסון. אגב, שאלה גדולה נוספת היא מהי הסיבה לתכונותיו המעוררות את החיסון: החלבון עצמו או כמה זיהומים קטנים, כמו ליפופוליסכרידים. חלבון זה מתקבל בתרבית חיידקים (ב אי - קולי), היא הטכניקה הנפוצה ביותר להשגת חלבונים רקומביננטיים. ליפופוליסכרידים (LPS) הם מרכיב בדופן התא החיידקי, וקשה מאוד לטהר לחלוטין את התרבית מטומאה זו. כמובן שהם מנקים אותו, אבל נשארו כמה ריכוזים זעומים. לזיהומי LPS אלה יש גם תכונות מחזקות מערכת החיסון, פשוט בגלל שמערכת החיסון התפתחה כדי להגן על עצמה מפני חיידקים. ברגע שמופיע "ריח" החיידקים בגוף, המערכת החיסונית מופעלת. לכן, מחברים רבים מאמינים כעת שהתכונות האימונוסטימולטוריות של חלבון זה, אשר מווסתות גם את התגובה האנטי-גידולית, נגרמות לא על ידי HSP ככזה, אלא על ידי התערובת שלו. אבל השאלה הזו היא מדעית, נתונה לוויכוח ואין לה שום קשר לפרקטיקה.

עכשיו, אני חוזר, בוריס מרגוליס מתרחק מהנושא הזה, מאונקולוגיה, ועובד על מולקולות קטנות שיכולות לווסת את ייצור החלבון הזה. הוא יצר קשר עם כימאים שיודעים ליצור מעכבים - הקינאזות הספציפיות האלה, סוג של אנזימים בתוך תאים שעוצרים את עבודתם. מעכבים יכולים לומר לאנזים כלשהו: "לא, אין לך זכות לעבוד".

זה נעשה בצורה פשוטה מאוד: לכל האנזימים יש מרכז קושר סובסטרט, ואם תיקחו איזו מולקולה קטנה שתשולב במרכז קושר המצע הזה, היא כבר לא תוכל לעבד את המצע הזה. בוריס עובד כעת על מולקולות המעכבות את הסינתזה התוך-תאית של HSP-70 זה. ואכן, מולקולות כאלה רלוונטיות מאוד, ולא רק לביולוגיה בסיסית, אלא גם לפרקטיקה, לרפואה הקלינית".

חלבוני הלם חום(חלבוני הלם חום HSPs) מופצים באופן נרחב בחיות בר והם בין המולקולות השמורות ביותר בביוספרה. התפקיד העיקרי של HSPs הוא להגן על מערכות ביולוגיות מפני השפעות סטרס מזיקות. במהלך האבולוציה של האוקריוטים, חלק מה-HSPs רכשו פונקציות שאפשרו להם להשתלב במערכת החיסון.
תפקידם של HSPsבאינטראקציה בין מנגנוני החסינות המולדת והנרכשת נקבעת על ידי היכולת של HSPs ליירט פפטידים אנטיגנים ולייצג אותם בעזרת DC ל-T-לימפוציטים בהקשר של מולקולות MHC.

חלבוני הלם חוםמספקים פונקציות חיוניות חשובות ונמצאים בכל היצורים החיים. מוצרי גנים הנקראים חלבוני הלם חום או חלבוני לחץ תאי המיוצרים בתנאים של היפרתרמיה זוהו במקור כמולקות המיוצרות בתגובה לנוכחות של חלבונים מעוותים בתאים. לאחר מכן נמצא כי HSPs ממלאים את התפקיד של מלווים בהרכבה לא קוולנטית ובפירוק של מבנים מקרו-מולקולריים אחרים, למרות שהם עצמם אינם מרכיבים קבועים של מבנים אלה בביצוע הפונקציות הביולוגיות שלהם.

תגובת חלבון הלם חוםתועד לא רק בתנאים של היפרתרמיה, אלא גם בלחץ חמצוני, חמצת, איסכמיה, היפוקסיה-היפרוקסיה, דלדול אנרגיה של תאים וכו'. בתנאים אלה, HSPs משתחררים מתאי נמק במהלך הרס רקמות או תמוגה של תאים נגועים.

הודות לתכונות של זיהוי רצפי חומצות אמינו הידרופוביות על פני החלבונים כאות אזהרה לאי יציבות הקונפורמציה שלהם, HSPs מסוגלים לבצע פונקציות חיוניות כמו השתתפות בהבטחת הארגון המרחבי של מולקולות חלבון (קיפול), ייצובן, תיקון שינויים קונפורמטיביים. (קיפול מחדש), וטרנסלוקציה של חלבונים דרך ממברנות של אברונים תוך תאיים, מניעת צבירת חלבונים ופירוק של חלבונים לא יציבים. יחד עם זה, HSPs מציגים פעילות אנטי-אפופטוטית. ביחד, HSPs פועלים כמערכת חיץ נגד גורמים סטוכסטיים ועלולים לערער יציבות בסביבה התאית.

HSPsממלאים תפקיד חשוב בהשראת התגובה החיסונית, במיוחד חסינות מולדת: הם מגבירים את הפעילות של תאי NK, את הבשלת APC וייצור ציטוקינים. שברי פפטיד של מולקולות חלבון מתפצלות יורטים על ידי HSPs ובסופו של דבר, עוברים עיבוד ב-APC, מעוררים תגובות חסינות אדפטיביות. לפיכך, באמצעות הפעלת APC והשתתפות בעיבוד אנטיגן, חלבוני הלם חום משלבים את התגובות של חסינות מולדת ונרכשת (אדפטיבית).

תכונות אימונוסטימולטוריותמציגים HSP ממקור פרו-ואוקריטי. לנציגים של מספר משפחות HSP (calreticulin, HSP10, HSP60, HSP70, HSP90, HSP100 ו-HSP170) יש את היכולת לעורר תגובה חיסונית.

תפקוד מלווה של חלבוניםהלם חום מתבצע לא רק בתהליך של ביוגנזה של חלבונים אחרים, אלא גם במהלך התגובה החיסונית ל. שינוי בסביבה במהלך ההדבקה יוצר מצב מלחיץ הן לפתוגן הפולש והן לתאי המארח, המתבטא בהעצמה הדדית של הסינתזה והפעילות התפקודית של חלבוני הלם חום. מלווים מולקולריים של חיידקים פועלים כליגנדים לקולטנים על פני התאים המארחים.

HSPsניתן לזהות TLR2, TLR4. dr96, HSP90 ו-HSP70 אחרים, מקיימים אינטראקציה עם תאים המציגים אנטיגן דרך קולטן משותף, CD91. פפטידי צ'פרון HSP נכנסים לתאים מקרופאגים/דנדריטים דרך CD91, מעובדים ומוצגים יחד עם מולקולות MHC I ו- MHC II. זה גורם להפעלה של תאי CD4 ו-CD8 T. אינטראקציה HSP-DC דרך CD91 מובילה להבשלה של תאים דנדריטים ולהפרשה של מספר ציטוקינים.

כתוצאה מאינטראקציה רקומביננטישחפת HSP 70 M עם TLR-2 ו-TLR-4 במבחנה מפעילה מפל איתות המערב את חלבוני המתאם MyD88, TIRAP, TRIF ו-TRAM באנדותליוציטים אנושיים, והפעלה של גורם השעתוק NF-kB מתרחשת במקרופאגים של עכברים.

מוצג ברטיקולום האנדופלזמיאאוקריוטים, המלווה GRP94/gp96, באמצעות אינטראקציה עם TLR-2 ו-TLR-4, מפעיל תאים דנדריטים כדי ליזום תגובת CD8" T-לימפוציטים. זה מגביר את הביטוי של מולקולות MICA/B המקיימות אינטראקציה עם הקולטן NKG2D הקיים על משטח של CD8, אך לא CD4 *T-cells. כאשר TLR7 יוצר אינטראקציה עם HSP70, מופרש באופן פעיל ומשוחרר במהלך מוות נמק של תאי יונקים, התפקוד הפאגוציטי של מקרופאגים מוגבר. השפעה זו מתבטאת תוך דקות ספורות ומתבטאת לא רק בגירוי פגוציטוזיס, אך גם בתפקוד של הצגת תאי האנטיגן T- דרך מסלולי איתות המתווכים על ידי phosphoinositide 3-kinase ו-p38 MAP kinase.

בתהליך מצגותתאי T עוזרי אנטיגן מעורבים גם בלימפוציטים B בוגרים המבטאים TLR-2 ו-TLR-4. הם מגיבים ל-LPS, peptidoglycan, HSP60 על ידי הגברת הביטוי של MHC II ומולקולות קוסטימולטוריות. HSP 60 אנושי, אך לא E. coli GroEL או M. tuberculosis HSP65, מעוררים שגשוג של תאי B של עכברים נאיביים והפרשתם של IL-6 ו-IL-10.

עד היום, רבים קולטנים, מזהה דפוסים של PAMPs ידועים של פרוקריוטים, פטריות, וירוסים ופתוגנים פרוטוזואים, נותרים לא מאופיינים. קיים קשר בין phagocytosis וביטוי של TLRs, שכן הפעלת אות באמצעות TLR משפרת תהליכים phagocytic, ו-phagocytosis מווסת את רצף הפעלת TLR.

זה ברור ש דפוסים מולקולריים לא מוגדרים עדייןעלול לעוות או לכוון את התגובה החיסונית האדפטיבית מסוג Th-2. ייתכן שהעדר אותות (למשל PAMPs), כמו המחסור ב-MHC I שלהם להפעלת תאי NK, הוא גירוי להפעלת חסינות מסוג 2.

אינדוקציה אות דרך קולטנים דמויי אגרהיכול לספק לא רק הגנה על הגוף מפני זיהומים שונים. הפרה של תפקוד ההולכה של אותות אלה מובילה להתפתחות של מספר תהליכים פתולוגיים בגוף. לדוגמה, ייצור מוגזם של ציטוקינים פרו-דלקתיים על ידי ליגנדים אנדוגניים עלול להוביל להתפתחות של דלקת כרונית, מחלות אוטואימוניות כגון מחלת קרוהן, סוכרת מסוג 1 וטרשת עורקים. השינוי באיזון לכיוון ציטוקינים מעודדי דלקת נובע ככל הנראה מהתפתחות בצקת מקומית ותגובות דלקתיות במערכת העצבים המרכזית היזומה על ידי ציטוקינים מעודדי דלקת (TNF-a או IL-1p). בהיווצרות הפרעות נוירולוגיות ארוכות טווח, מעורבים מספר ציטוקינים, אשר, על ידי חיזוק הייצור והפעולה של זה, נשארים במחזור זמן רב יותר.

אלכסנדר ספוז'ניקוב אינו מסכים עם הצדקה תיאורטית כזו למנגנון הפעולה של התרופה. לדבריו, HSP70 עשוי לעבוד על פי סכימה אחרת, שטרם נחקרה, אך העובדה נותרת בעינה שעל תרביות תאים ומספר גידולים בשתי שורות של חולדות שחוסנו בתאי גידול "אנושיים", החלבון. מראה פעילות.

לטענת מחברי העבודה, הטמפרטורה שבה הם עובדים עם HSP70 בתרביות תאים היא 43 מעלות צלזיוס, והיא גבוהה מדי עבור אורגניזמים חיים, אבל שם, כנראה, מעורבים מנגנונים נוספים שטרם הובנו. זה חל גם על הפעולה של חלבון הלם חום אקסוגני שאינו תאי בתוך הגוף. "לכל אחד מאיתנו יש רמה די גבוהה של HSP70 בזרם הדם - עד 900 ננוגרם למיליליטר. הזרקנו אותו לחיה וניסינו לראות מה קורה לאחר מכן לחלבון. תוך 40 דקות ראינו עקבות של HSP70 בדם, ואז הוא נעלם. יש דעה שהחלבון מתפרק, אבל אנחנו לא חושבים כך".

תוצאות מרשימות בהמתנה לאימות

אירינה גוז'ובה דיברה גם על בדיקות נוספות של התרופה: "בדקנו את המנגנון הזה על מלנומה של עכברים B16, שגדלה תת עורית, והשתמשנו בו בצורה של ג'ל שנמרח על פני העור. התוצאה הייתה מרשימה: הישרדותם של עכברים הייתה גבוהה בהרבה מזו של קבוצת הביקורת, שטופלה בג'ל ללא חומר פעיל או שלא טופלה כלל. ההבדל היה בערך עשרה ימים. עבור עכברים וסוג זה של גידול, זהו עיכוב טוב מאוד. תוצאות דומות הוצגו בגליומה C6 של חולדה (גידול שגדל ישירות במוח).

בעלי חיים שטופלו בזריקה בודדת למוח קיבלו עשרה ימי חיים נוספים, ובעלי חיים שהוזרקו להם חלבון ברציפות במשך שלושה ימים באמצעות משאבה, משך זה הוגדל בעוד עשרה ימים, מכיוון שהגידול גדל לאט יותר. הראינו שאם מדללים את אוכלוסיית ה-T-לימפוציטים מעכבר שהיה לו גידול ומסירים את תאי ה-NK שכבר "למדו" או לימפוציטים חיוביים ל-CD8, הם לא יזהו גם את הגידול. ניתן להסיק שהתפקיד העיקרי של HSP70 בתהליך זה הוא הפעלת חסינות ספציפית".

נתונים אלה הניעו מדענים לערוך מחקר מוגבל במרפאת פולנוב (מכון המחקר לנוירוכירורגיה בסנט פטרסבורג). "באותה תקופה, בצוות שלנו היה נוירוכירורג מקסים שבצוב, שבמקביל ללימודי התואר השני של בוריס אלכסנדרוביץ' (Margulis, - אתר בערך)עבר תושבות במכון מחקר זה. הוא שכנע את המנחה שלו, פרופסור חצ'טוריאן, לבדוק את התרופה. על פי החקיקה דאז, די בהחלטת המועצה האקדמית ובהסכמה מדעת של המטופלים, והוקצו לנו 25 מטופלים. לכולם היו גידולי מוח שונים, וכולם קיבלו את המגיע להם במסגרת הביטוח, אבל בנוסף, לאחר ההסרה הניתוחית של הגידול, הזריק מקסים תמיסה של HSP70 למיטת הניתוח.

הבעיה היא שקשה להסיר לחלוטין גידולי מוח. תמיד יש חתיכות קטנות שמסוכן להסיר, כי איתם אפשר להסיר את האישיות, והחתיכות האלה נותנות הישנות. אבל התוצאות התבררו כמדהימות לחלוטין: לאחר הניתוח, מספר התאים בעלי חסינות ספציפית גדל בחולים, מספר לימפוציטים מסוג T פרו-גידול ("הועברו לצד הגידול") ירד, כמות האינטרלוקין-10 (מולקולת המידע של מערכת החיסון) ירדה.

המחקר היה רק ​​פיילוט, לא אקראי, גם לא הייתה קבוצת ביקורת, והוא נערך ב-2011. באותה שנה התקבל חוק לפיו בדיקות כאלו נאסרו, ויש להפסיקן מיד עם תחילתן. נותרו לנו 12 חולים מנותחים. למי שמכיר את החלק הקליני של המחקר יש מושג עד כמה קשה לעקוב אחר גורלם של מטופלים לאחר שכל אחד מהם עוזב את המרפאה. לכן, ידוע לנו על שמונה בלבד שנותרו זמינים ליצירת קשר, וכולם עדיין בחיים. בתחילת הסתיו בשנה שעברה, הם היו די בריאים, ומי שהמשיך ללמוד הלך לבית הספר בסתיו, למרות שתוחלת החיים הממוצעת עם גליומה שהתגלתה היא 14 חודשים.

כעת, לדברי הדוברים, הניסויים הפרה-קליניים מגיעים לסיומם, והתרופה זקוקה לבדיקה רב-שלבית בחולים, שתיקח מספר שנים (בגלל זה המאמר ב-Izvestia מציג זמן כה קצר עד שהתרופה נכנסת ל- שוק - 3-4 שנים).

אלכסנדר ספוז'ניקוב הדגיש גם את החשיבות של ניסויים קליניים: "גידול שהושתל בעכברים וגידול אנושי הוא שמיים וארץ. התרופה עשויה לעבוד על גידול זה, אך להיות לא יעילה על גידולים רגילים של עכברים או אנושיים. הרגיעו את הקולגות שלכם, אין תרופה לכל המחלות בבת אחת.

כך גם החוקרים עצמם. "בשלבים האלה הכל עובד (וטוב מאוד), אבל, כמובן, זו לא התרופה שמעלה את לזרוס", אומרת אירינה גוז'ובה, "עם זאת, היא די יעילה וראויה לעבור ניסויים קליניים. ואנחנו מקווים שזה יקרה".

פשוט מקום

לקורא עשויה להיות שאלה סבירה: מאיפה הגיע הקוסמוס? אירינה גוז'ובה מסבירה: "העובדה היא שהבדיקות בוצעו על בסיס המכון להכנות טהורות במיוחד, שלעובדיו יש ניסיון טוב ברישום פטנטים וכתיבת מסמכים, אז נתנו להם את התיק הזה. במקביל התחילו לייצר את החלבון הזה, ועשינו ניסויים בבעלי חיים. אבל תוך כדי כך פנה אליהם נציג של Roscosmos ושאל אם יש לנו איזשהו חלבון לא מגובש להתגבש בחלל, במסלול. והם קיבלו HSP70, הם ניסו לגדל גבישים במסלול, אבל שום דבר לא קרה".

התברר שהבעיה היא במבנה החלבון. חלק מאוד נייד במבנה החלבון הפריע להתגבשות, אז התחילו לנסות לגבש אותו בחתיכות, לקשור את החלק הנייד עם מולקולה מיוחדת כדי ש"תחזיק" אותו. הם עדיין מנסים. "הסיפור הזה על תאים שגדלים בחלל ומטפלים בכולם מסרטן צמח מכאן", מעירה אירינה גוז'ובה.

היא גם אמרה שבבדיקות בחלל ובעכברים החלבון היה נתון לדרגת טיהור גבוהה מאוד - כ-99%. לגבי הספקות שלא המלווה הוא זה שמפעיל את מערכת החיסון, אלא ליפופוליסכריד (LPS), מרכיב בדופן התא החיידקי שבו מיוצר חלבון זה, סבירות כזו נמוכה. אמנם LPS "נדבק" ל-HSP חזק מאוד, ודי קשה לטהר את החלבון מהזיהומים הקטנים ביותר שלו. מדענים שמו בקרות נוספות כדי להראות שזה לא הוא, כלומר המלווה - הגורם להשפעת התרופה. לדוגמה, ניתן להרתיח את התרופה, מה שלא משפיע על ה-LPS, אלא הורס את מבנה החלבון. אז תכונות ה-HSP שלה אובדות, והתרופה מפסיקה לפעול, מה שלא היה קורה אם זה היה בעיקר LPS חיידקי.

בנוסף, השוו החוקרים את ההשפעה של החדרת רכיבי דופן תאים חיידקיים עם ההשפעה של HSP70, והשוואות אלו היו בבירור לטובת האחרון.

"לא אמרנו דברים מטופשים. ומה? "אפס רגשות!"

אירינה מדווחת כי מדענים עדיין לא מצאו תגובות שליליות במהלך הבדיקות, אך הן עשויות להתעכב. "אני מאמין שחוקר צריך קודם כל לנסות הכל על עצמו, וסיים שני קורסים של טיפול מלווה. לא היו תופעות לוואי, להיפך, נראה היה שפצעים קלים נעלמים וכנפיים צומחות מאחורי הגב.

"מצד שני, כל מה שהיה בתקשורת הוא ממש בושה", מציין החוקר. - אבל, כמו שאומרים, לא יהיה אושר, אבל חוסר המזל עזר: כבר עכשיו המכון להכנות טהורות מקבל שיחות עם הצעות לעזור בניסויים קליניים. דיברנו בכנסים ובאמצעי תקשורת שונים יותר, דיברנו על אותם דברים, אבל אימתנו את המילים, לא אמרנו שטויות. ומה? - אפס רגשות! ואז אובך כזה שטף את המסכים, ובבקשה! חברה כל כך מעניינת, מדינה כל כך מעניינת”.

עם זאת, לפי מקורות האתר, סימבירצב נאלץ לתת את הראיון שהתחיל את הכל. הציעו להתראיין כדי לעורר עניין בבעיות המכון ולמשוך מימון נוסף לניסויים קליניים. בנוסף, ישנן שמועות כי המכון עלול לאבד את אישיותו המשפטית עקב מיזוגים של ארגונים מדעיים המתקיימים ברחבי הארץ. ככל הנראה, המדען לא היה מוכן לספר לעיתון בפירוט ובאופן עממי על המתרחש. "כל מה שיכול היה להיות מובן לא הובן הפעם", מציין המקור.

כתוצאה מכך, המצב הופך ליותר ויותר כמו אגדה ידועה לשמצה, כאשר רוסקוסמוס וסוכנויות ממשלתיות המחלקות מענקים ממהרים אל העננים, מצפים לתוצאות מיידיות מהמדע הבסיסי, הסרטן זז לאחור, עיתונאים שופכים מים מובנים... ו המדע הרוסי שוב נמצא במצב חסר קנאה, נאלץ לתרץ תירוצים לפשעים שלא ביצעה.