Visos gyvos ląstelės reaguoja į temperatūros kilimą ir kai kuriuos kitus stresus sintetindamos specifinį baltymų rinkinį, vadinamą šilumos šoko baltymais (Hsp, šilumos šoko baltymas, streso baltymas). Daugelyje bakterijų buvo nustatytas universalus prisitaikantis atsakas į įvairius streso veiksnius (aukštą ir žemą temperatūrą, staigų pH pokytį ir kt.), kuris pasireiškia intensyvia nedidelės panašių baltymų grupės sinteze. Tokie baltymai vadinami šilumos šoko baltymais, o pats reiškinys – šilumos šoko sindromu. Stresas ant bakterijų ląstelės slopina įprastų baltymų sintezę, tačiau skatina nedidelės baltymų grupės sintezę, kurios funkcija, tikėtina, yra neutralizuoti stresą, apsaugant svarbiausias ląstelių struktūras, pirmiausia nukleoidus ir membranas. Reguliavimo mechanizmai, kurie suveikia ląstelėje veikiant karščio šoko sindromą sukeliantiems poveikiams, dar nėra aiškūs, tačiau akivaizdu, kad tai universalus nespecifinių adaptacinių modifikacijų mechanizmas.
Kaip jau minėta, HSP apima baltymus, kuriuos ląstelės sintetina reaguodamos į šilumos šoką, kai yra slopinama pagrindinių baltymų, dalyvaujančių normaliame metabolizme, ekspresija. 70 kDa HSP šeima (eukariotinė HSP-70 ir prokariotinė DnaK) apima šilumos šoko baltymus, kurie atlieka esminį vaidmenį tiek užtikrinant ląstelių išlikimą stresinėmis sąlygomis, tiek normaliai metabolizmui. Prokariotinių ir eukariotinių baltymų homologijos lygis viršija 50%, esant visiškam atskirų domenų tapatumui. 70 kDa HSP yra viena iš labiausiai konservuotų baltymų grupių gamtoje (Lindquist Craig, 1988; Yura ir kt., 1993), o tai tikriausiai yra dėl chaperono funkcijų, kurias šie HSP atlieka ląstelėse.
Šilumos šoko baltymo (HSP) genų indukcija eukariotuose vyksta veikiant šilumos šoko faktoriui HSF. Neįtemptose ląstelėse HSF yra tiek citoplazmoje, tiek branduolyje kaip monomerinė forma, susieta su Hsp70 ir neturi DNR surišimo aktyvumo. Reaguodamas į šilumos šoką ar kitą stresą, Hsp70 atsiskiria nuo HSF ir pradeda lankstyti denatūruotus baltymus. HSF surenkamas į trimerius, turi DNR surišimo aktyvumą, kaupiasi branduolyje ir jungiasi su promotoriumi. Tuo pačiu metu chaperonų transkripcija ląstelėje padidėja daug kartų. Praėjus stresui, išsiskyręs Hsp70 vėl prisijungia prie HSF, kuris praranda DNR surišimo aktyvumą ir viskas grįžta į normalias vėžes [Morimoto ea 1993] Bakterinių infekcijų metu sinovijos membranos ląstelių paviršiuje atsiranda karščio šoko baltymai.
Dauguma šių šilumos šoko baltymų gaminami reaguojant į kitus žalingus dirgiklius. Galbūt jie padeda ląstelei išgyventi stresines situacijas. Yra trys pagrindinės šilumos šoko baltymų šeimos – baltymų šeima su prieplauka. kurių masė 25, 70 ir 90 kDa (hsp25, hsp70 ir hsp90. Normaliose ląstelėse rasta daug labai panašių baltymų iš kiekvienos iš šių šeimų. Jie padeda ištirpdyti ir perlankstyti denatūruotus ar netinkamai susilanksčiusius baltymus. Taip pat atlieka ir kitas funkcijas.
Hsp70 šeimos baltymai yra geriausiai ištirti. Šie baltymai jungiasi su keletu kitų baltymų, taip pat su nenormaliais baltymų kompleksais ir agregatais, iš kurių vėliau jie išsiskiria prijungus ATP. Jie padeda ištirpinti ir iš naujo sulankstyti agreguotus arba netinkamai sulankstytus baltymus per kelis ATP pridėjimo ir hidrolizės ciklus. Nenormalių baltymų yra bet kurioje ląstelėje, tačiau esant tam tikram poveikiui, pavyzdžiui, šilumos šokui, jų skaičius ląstelėje smarkiai padidėja, todėl reikia didelio kiekio šilumos šoko baltymų. Ką suteikia tam tikrų šilumos šoko genų transkripcijos aktyvavimas.
Šilumos šoko baltymai, sudarydami kompleksą su augančia polipeptidine grandine, užkerta kelią jo nespecifiniam agregacijai ir skilimui dėl tarpląstelinių proteinazių, taip prisidedant prie teisingo blokų sulankstymo, kuris vyksta dalyvaujant kitiems chaperonams. Hsp70 dalyvauja nuo ATP priklausomame polipeptidinių grandinių išsiskleidime, todėl nepoliniai polipeptidinių grandinių regionai yra prieinami proteolitinių fermentų veikimui.
Šilumos šoko baltymus koduoja evoliuciškai atsparių genų šeima, ekspresuojama reaguojant į įvairias stresines sąlygas ir dalyvaujantys prisitaikymo mechanizmuose. Pirmą kartą aptikti per terminį šoką Drosofiloje, streso baltymai dalyvauja daugumoje visų gyvų organizmų fiziologinių procesų ir yra vieno signalizacijos mechanizmo sudedamoji dalis [Ananthan J., Goldberg A.L. 1986 m., Massa S.M., Swanson R.A. 1996, Morimoto R., Tissieres A. 1994, Ritossa F. 1962].
Streso baltymų (HSF) transkripcijos faktoriai suaktyvinami dėl jų fosforilinimo, padidėjus kalcio koncentracijai ląstelėse, lipidų peroksidacijos laisvųjų radikalų reakcijų ir kitų oksidacinio streso procesų, proteazės inhibitorių ir tirozino kinazių aktyvinimo įtakoje. Tačiau pagrindinis veiksnys, skatinantis streso baltymų sintezę, yra ATP trūkumas, kuris lydi nepakankamą deguonies ir gliukozės tiekimą į smegenų audinį [Benjamin I. J., Hone S. 1992, Bruce J. L., Price B.D. 1993 m., Cajone F., Salina M. 1989, Courgeon A.-M., Rollet E. 1988, Freeman M. L., Borrelli M.J. 1995 m., Kil H.Y., Zhang J. 1996, Suga S., Novak T.S., Jr. 1998 m., Price B.D., Calderwood S.K. 1991, Zhou M., Wu X. 1996].
Yra keletas streso baltymų transkripcijos faktorių klasių, tarp kurių HSF1 baltymas yra atsako į stresą tarpininkas, o HSF2 baltymas yra hsp genų reguliatorius. Smegenų išemijos sąlygomis HSF1 ir HSF2 sinergiškai aktyvuoja genų transkripciją. Jie sudaro aktyvuotus trimerius, kurie jungiasi prie reguliavimo sekų (HSE) streso genų promotorių regionuose, todėl vyksta mRNR sintezė. Dėl streso baltymų kaupimosi „įsijungia“ autoreguliacinė kilpa, nutraukiama tolesnė jų ekspresija [Baler R., Zou J. 1996, Mestril R., Ch, S.-H. 1994 m., Sistonen L, Sarge K.D. 1994 m., Rabindranas S.K., Harounas R.I. 1993 m., 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].
Eksperimentiniuose modeliuose su židinine smegenų išemija buvo nustatyta, kad pagrindinio streso baltymo HSP72 geno ekspresija yra užregistruota ribotoje smegenų srityje, kai smegenų kraujotaka sumažėja mažiau nei 50 proc. norma ir tik tose ląstelėse, kurios išlieka gyvybingos. Atitinkamai, išemijos branduolinėje zonoje hsp72 geno ekspresija stebima daugiausia kraujagyslių endotelio ląstelėse, kurios yra atsparesnės išemijai; ribinėje infarkto srityje - ir glijos ląstelėse, pusumbros zonoje - ir neuronuose [
„Šilumos šoko baltymai“ (sutrump. HSP arba HSP iš angl. Heat shock proteins) – tai specialūs junginiai, kuriuos gamina gyvų organizmų ląstelės smarkiai pakilus temperatūrai ar dėl kitų stresinių apkrovų. Pirmuosius HSP mokslininkai pirmą kartą atrado praėjusio amžiaus viduryje. Nuo tada buvo aktyviai tiriamas šilumos šoko baltymų vaidmuo augalams, gyvūnams ir žmonėms.
Iš pradžių buvo manoma, kad jie atlieka išskirtinai apsauginį vaidmenį, užkertant kelią negrįžtamos žalos atsiradimui. Tačiau laikui bėgant paaiškėjo, kad šie junginiai gali aktyviai dalyvauti atkuriant pažeistas ląstelių struktūras, taip pat veikiant imuninei sistemai.
Visų pirma, buvo iškelta hipotezė, kad HSP dalyvauja surišant baltymų fragmentus, atsirandančius naikinant piktybines naviko ląsteles. Tokiu atveju susidaro konglomeratai, kuriuos priešvėžinis imunitetas pripažįsta „agresoriumi“, t.y. įvyksta vadinamasis „antigeno pateikimas“. Kitaip tariant, žmogaus imuninė sistema gauna galimybę „pamatyti vėžį“, kuris normaliomis sąlygomis gana sėkmingai nuo jo gali maskuotis. Dėl to pradedamas natūralus naviko naikinimo procesas.
Patvirtinti šią teoriją, taip pat nuodugniai ištirti šilumos šoko baltymo struktūrą ir jo veikimą naviko audiniuose molekuliniu lygmeniu, tapo įmanoma tik šiai unikaliai medžiagai patekus į tarptautinę kosminę stotį. Jį į kosmosą išsiuntė Rusijos labai grynų biopreparatų tyrimų instituto FMBA specialistai, kurie, naudodami išskirtines genų inžinerijos technologijas, susintetino HSP.
Dėl nesvarumo iš pirminės medžiagos išaugo idealiai lygūs baltymų kristalai, tinkami rentgeno difrakcinei analizei, „supakuoti“ į ploniausius molekulinius vamzdelius. Kosmoso etapas leido sėkmingai išspręsti pagrindinę problemą, su kuria susiduria mokslininkai: gravitacijos sąlygomis baltymai augo netolygiai, o Žemėje neįmanoma gauti tinkamos geometrijos kristalų. Kristalinių baltymų, auginamų kosmose, analizę atliko Rusijos ir Japonijos mokslininkai, naudodami modernią sunkiasvorę įrangą.
Gauti duomenys buvo pagrindas sukurti unikalų vaistą, kurio poveikis pirmiausia buvo išbandytas mėgintuvėliuose su ląstelių kultūromis, o vėliau su laboratoriniais gyvūnais. Pelės, sergančios sarkoma ir melanoma, įskaitant gyvūnus, turinčius ketvirtąją (galinę) ligos stadiją, buvo gydomos vaistu, pagrįstu sintezuotu HSP.
Rezultatai buvo daugiau nei įspūdingi:
- absoliuti dauguma pelių visiškai pasveiko;
- jokio šalutinio poveikio neužfiksuota.
Kaip rusų mokslininkai gauna šilumos šoko baltymą
HSP gamina bakterijų ląstelės, įnešusios iš žmogaus ląstelių išskirtą ir klonuotą geną. Šis genas yra atsakingas už šilumos šoko baltymo sintezę. Šiuo metu jo gamyba naudojant šią technologiją vykdoma OChB tyrimų instituto gamybos vietose.
Kaip vaistas „veikia“ ir kokias vėžio rūšis juo galima gydyti
Biologinio produkto naudojimas yra skirtas padidinti HSP koncentraciją vėžiu sergančių pacientų naviko audiniuose iki verčių, kurios sukelia terapinį poveikį. Šis poreikis egzistuoja, nes „vėžį rodantis imunitetas“ šilumos šoko baltymas žmogaus organizme:
- gaminamas labai mažais kiekiais;
- negali būti „surenkamos“ sveikose ląstelėse ir „perkeliamos“ į netipines vėžio ląsteles.
Kūrėjai tvirtina, kad jų sukurtas metodas yra universalus, kaip ir pats baltymas, kurį gamina visi mūsų organizmo audiniai, yra universalus. Todėl, jei tolesni tyrimai patvirtina gydomąjį vaisto poveikį, ir nenustatomas šalutinis poveikis, juo galima gydyti absoliučiai visas vėžio formas.
Kiti Rusijos plėtros pranašumai:
- Gydymas veiksmingas galutiniuose etapuose, t. kaip tik tada, kai labai sunku, labai dažnai neįmanoma, kitaip susidoroti su augliu.
- Mokslininkai svarsto tikslinio vaisto veikimo galimybę. Iki šiol vaistas laboratoriniams gyvūnams buvo skiriamas į veną ir per kraują pasklinda po visą organizmą. Klinikinių tyrimų stadijoje specialistai planuoja lygiagrečiai su intraveniniu vartojimu išbandyti tikslingo šilumos šoko baltymo patekimo į naviko ląsteles metodą, tikėdamiesi dar labiau padidinti gydymo efektyvumą ir sumažinti šalutinio poveikio riziką. Ši galimybė iš esmės išskiria rusišką technologiją nuo CAR-T ląstelių terapijos metodo, kurio oficialaus įvedimo į klinikinę praktiką tikimasi 2017 metų vasarą.
Pinigai paskutiniam ikiklinikinių naujojo vaisto tyrimų etapui (apie 100 mln. rublių) jau rasti. Belieka surasti rėmėją, kuris klinikinių tyrimų finansavimą pasidalins su valstybe. Iki šiol prioritetai buvo teikiami Rusijos verslui. Jei Rusijos rėmėjų nepavyks rasti, bus svarstomos partnerystės galimybės su Japonijos verslininkais ar verslo struktūromis iš kitų šalių. Bandymo procesas gali užtrukti dar 3–4 metus. Turėdami teigiamą rezultatą, onkologai galės gauti labai veiksmingą priemonę kovojant su vėžiu.
Kas gali atgrasyti investuotojus ir sumažinti optimizmo lygį prognozėse
Investicijos į bet kokius klinikinius tyrimus kelia gana didelę riziką verslui. Iš tiesų, net ir tobulėjant mokslui, neįmanoma visiškai tiksliai numanyti, kaip elgsis naujas vaistas, koks jis bus veiksmingas ir saugus ne mėgintuvėlyje ir laboratorinės pelės kūne, o praktiškai. Tačiau investicijų paieška – tik laiko klausimas.
Laikas parodys, kiek efektyvus bus naujasis metodas. Pavyzdžiui, neatmestina, kad esant nusilpusiam natūraliam imunitetui, jo gebėjimo kovoti su augliu gali tiesiog nepakakti.
Ir, žinoma, tik po kelerių metų bus galima suprasti:
- ar vėžinės ląstelės gali mutuoti ieškodamos apsaugos nuo HSP „šoko dozių“;
- ar vaisto veikimas ilgainiui sukels nepageidaujamų pasekmių.
Medžiaga su labai optimistine paantrašte „Genetiškai sukurtas vaistas nuo visų tipų ir stadijų piktybinių navikų, pacientai gali gauti per trejus ketverius metus“.
Tačiau bet kuris žmogus, turintis bet kokių žinių apie vėžio terapiją, geriausiu atveju iš nuostabos kils antakius, o blogiausiu – pasipiktins pamatęs tokią prognozę. Mes jums pasakysime, kas negerai su kita „moksline sensacija“.
Kas nutiko?
Vaisto, kuris buvo aprašytas Izvestija, kūrimas vykdomas Rusijos Federalinės medicinos ir biologijos agentūros (FMBA) valstybiniame labai grynų preparatų tyrimų institute. Instituto direktoriaus pavaduotojas moksliniams tyrimams, Rusijos mokslų akademijos narys korespondentas ir medicinos mokslų daktaras profesorius Andrejus Simbircevas šiame straipsnyje, pavadintame „Rusijoje buvo sukurtas vaistas nuo vėžio ir išbandytas kosmose“, sakė. „Izvestia“ korespondentas apie „šilumos šoko baltymą“, kuris buvo kristalizuotas esant nulinei gravitacijai, TKS ir šiuo metu atliekami ikiklinikiniai tyrimai.
Dabar moksliniai tyrimai atliekami su Švietimo ir mokslo ministerijos dotacija, o klinikiniams tyrimams, pasitelkę privačius investuotojus ir 50% valstybės kofinansavimo programą, mokslininkai planuoja rasti 100 milijonų rublių. Norėdami jį pritraukti, kūrėjai ketina „belsti į visas duris, nes vaistas yra unikalus. Esame ant slenksčio atrasti visiškai naują vėžio gydymo būdą. Tai padės žmonėms, turintiems nepagydomų navikų.
„Mes jau gaminame vaistą tyrimų institutų gamybos vietose“, – entuziastingiems žurnalistams sako Andrejus Simbircevas ir priduria, kad šiuo metu jie bandomi su pelėmis ir pacientus jis pasieks vos po trejų ar ketverių metų.
Koks laimikis?
Visa tai skamba labai įkvepiančiai, tačiau šilumos šoko baltymai išties žinomi jau seniai, bet kažkodėl žmonės vis dar nepadarė jų panacėja nuo visų vėžio rūšių. Tai gana didelė baltymų šeima, kuri aktyvuojama reaguojant į stresą, kylant (o kartais net ir mažėjant) temperatūrai. Jie padeda ląstelei susidoroti su kitų baltymų struktūros irimo pasekmėmis. Žymiausias tokio pokyčio pavyzdys – pagrindinio kiaušinio baltymo komponento albumino sulankstymas kepant ar verdant, kai jis iš skaidraus virsta baltu. Taigi šilumos šoko baltymai pašalina šių pokyčių pasekmes: „sutaiso“ arba galiausiai panaudoja degradavusias struktūras. Daugelis šilumos šoko baltymų taip pat yra chaperonai, padedantys kitiems baltymams tinkamai susilankstyti.
Nuoroda:
Šaperonai yra baltymų klasė, kurios pagrindinė funkcija yra atkurti tretinę arba ketvirtinę baltymų struktūrą, jie taip pat dalyvauja formuojant ir disociuojant baltymų kompleksus.
Šilumos šoko baltymai randami visose ląstelėse. Tačiau skirtingose ląstelėse (ypač navikinėse ląstelėse, kurios skirtingose vėžio rūšyse labai skiriasi tiek viena nuo kitos, tiek nuo normalių organizmo ląstelių) šie baltymai elgiasi skirtingai. Pavyzdžiui, kai kurių rūšių vėžio atveju HSP-70 baltymo ekspresija gali padidėti (sergant piktybine melanoma) ir sumažėti (sergant inkstų vėžiu).
Norėdami suprasti, apie kokį baltymą kalbame ir ar jis tikrai naudojamas vėžio terapijoje ir gali padėti nuo visų rūšių, kalbėjomės su biologijos mokslų daktaru Aleksandru Sapožnikovu. Šis mokslininkas yra M.M. vardu pavadinto Bioorganinės chemijos instituto Ląstelių sąveikų laboratorijos vadovas. Shemyakin ir Yu.A. Ovchinnikov RAS, kuri daugelį metų vykdo vieną iš perspektyviausių šios šilumos šoko baltymų srities pokyčių. Jis pakomentavo šį straipsnį:
„Nesakysiu, kad tai nesąmonė, bet tai yra visiškai neteisinga informacija. 70 kilodaltonų molekulinės masės šilumos šoko baltymų (vadinamojo HSP-70, angl. HSP70) panaudojimo idėjos autorius yra mano draugas ir kolega Borisas Margulis. Dirba Citologijos institute Sankt Peterburge.
Jis su žmona Irina Gužova su šiuo baltymu buvo susijęs visą gyvenimą (aš taip pat daug metų, bet ne su vėžio terapija susijusiuose tyrimuose). Formaliai laboratorijos vedėja yra Irina, ji tiria, kaip baltymai siejami su neurodegeneracinėmis ligomis, o Borisas – skyriaus vedėjas. Jis yra pirmasis žmogus pasaulyje, kuris pasiūlė naudoti „nuogą“ baltymą, kuriame nėra jokių su naviku susijusių antigenų.
Aš netikėjau jo idėjomis apie šio baltymo pritaikymą (tiesą sakant, dar neįrodyta, kad jis bus veiksmingas). Jei „šokate nuo krosnies“, yra induistas Pramodas Srivastava, gimęs Indijoje, bet studijavęs, gyvenantis ir dirbantis Amerikoje. Seniai jis HSP-70 pagalba padarė ne tik „vakciną“ nuo naviko, bet ir atidarė kliniką ir ja gydo vėžiu sergančius pacientus. Srivastava šį baltymą išgauna tiesiai iš naviko: paima ligonių biopsiją, išskiria iš audinio gabalėlių (yra specialių būdų gauti labai didelę šio baltymo frakciją).
Tačiau baltymas, gaunamas iš vėžiu sergančių pacientų audinių, yra stipriai susijęs su su naviku susijusiais peptidais – tais naviko požymiais, kuriuos atpažįsta imuninė sistema. Todėl šį kompleksą paskyrus pacientams, daugybei pacientų išsivysto imuninis atsakas, gaunamas teigiamas poveikis pacientui.
Iš tiesų, remiantis statistika, šis poveikis neviršija chemoterapijos poveikio. Bet vis tiek chemoterapija „nuodija“ organizmą, tačiau tokia „skiepai“ organizmo „nenuodija“. Tai labai sena istorija, toks požiūris klinikoje taikomas jau seniai.
Aleksandras Sapožnikovas. Biologijos mokslų daktaras, profesorius
Kalbant apie Borisą Margulį, jis (ypač, remdamasis mano laboratorija) parodė (ir paskelbė savo darbo rezultatus), kad jei į naviko ląsteles dedama gryno baltymo be jokios naviko naštos, tai šis egzogeninis baltymas sukelia naviko ląsteles. atskleisti tuos pačius su naviku susijusius peptidus, kurie paprastai randami šių ląstelių viduje, citoplazmoje. Tada imuninė sistema jas atpažįsta, o organizmas pats atmes šias ląsteles, kovos su augliu.
Tai buvo parodyta kultūroje in vitro, tai yra ne kūne, o mėgintuvėlyje. Be to, Borisas Margulis tvirtino tik vaikystės leukemiją, nes yra siejamas su Sankt Peterburgo gydytojais. Tai, ką Simbircevas pasakė savo interviu, jau yra šio pliko, gryno baltymo naudojimo metodo išplėtimas.
Šio gryno baltymo veikimo mechanizmas yra priversti auglį ištraukti į paviršių (kaip pats Margulis vadino, „išspausti“) šiuos peptidus su jų endogeniniu baltymu. Šis baltymas randamas visose ląstelėse, o pasaulyje nėra nė vienos ląstelės, kurioje šio baltymo nebūtų. Tai labai senovinis, labai konservatyvus baltymas, jo turi visi (apie virusus dabar nekalbu).
Pats Margulis ikiklinikinių studijų nebūtų traukęs, gavo (prieš penkerius metus) stipendiją kartu su Labai grynų preparatų institutu. Matyt, šis Simbirtsevas dirba šiame institute, jo pavardę girdėjau daug kartų, bet kadangi tai yra Federalinė medicinos ir biologijos agentūra, kuriai priklauso Kaširkos imunologijos institutas, kuriame dirbau daug metų, greičiausiai tai yra instituto didelio grynumo vaistai, su kuriais gavo stipendiją ikiklinikiniams tyrimams. Sovietmečiu tai buvo Trečioji Sveikatos apsaugos ministerijos direkcija. Būtent su šiuo institutu prieš dvejus metus pasibaigusiems trejiems metams iš Švietimo ministerijos buvo gauta dotacija ikiklinikai už 30 mln.
Labai grynų preparatų institutas sutvarkė visus dokumentus, pranešė apie savo dotaciją, nes kitam etapui, vaisto reklamai, ten irgi reikia pinigų. Tai pirmasis klinikinių tyrimų etapas. Čia Borisas Margulis, kiek suprantu, jau atitolęs nuo vystymo, atiduodamas jį labai grynų preparatų institutui.
Jie gamina šį baltymą, padarė biotechnologiją, aš net turiu jį šaldytuve, Borisas atidavė išbandyti. Gamina dideliais kiekiais, laiko liofilizuotą (sausą), steriliose ampulėse. Tiesą sakant, šis vaistas turėtų būti naudojamas klinikiniuose tyrimuose, galbūt su kai kuriais priedais. Tačiau tam reikia pinigų.
Kai netyčia pamačiau naujieną iš Simbircevo interviu, perskaičiau, nusiunčiau Marguliui ir paklausiau, ar skaitė. Borisas man atsakė, kad Andrejus (su kuriuo jis gerai pažįstamas) padarė kažkokią kvailystę, net nesikreipė į autorius. Šios idėjos (naudoti grynus baltymus kaip priešnavikinį vaistą onkologijoje) autorius – Borisas Margulis. Tačiau, kiek pastaruoju metu iš jo girdėjau, jis nuo šio klausimo nutolo.
Aš dirbu su šiuo baltymu, bet kaip imunomoduliatorius, kaip mano laboratorija. Mes šiek tiek dirbome su priešnavikinėmis savybėmis pelių modeliuose. Buvo tikrai gerų rezultatų. Turiu omenyje „nuogą“ baltymą, jis tiesiog turi imunostimuliuojančių savybių. Beje, dar vienas didelis klausimas – kas lemia jo imunostimuliuojančias savybes: pats baltymas ar kai kurios smulkios priemaišos, pavyzdžiui, lipopolisacharidai. Šis baltymas gaunamas bakterijų kultūroje (in E.coli), yra labiausiai paplitęs būdas gauti rekombinantinius baltymus. Lipopolisacharidai (LPS) yra bakterijų ląstelės sienelės komponentas, todėl labai sunku visiškai išvalyti kultūrą nuo šios priemaišos. Žinoma, jie jį išvalo, bet kai kurios menkos koncentracijos išlieka. Šios LPS priemaišos taip pat turi imunitetą stiprinančių savybių, nes imuninė sistema išsivystė taip, kad apsisaugotų nuo bakterijų. Kai tik organizme atsiranda bakterijų „kvapas“, suaktyvėja imuninė sistema. Todėl daugelis autorių dabar mano, kad šio baltymo imunostimuliuojančias savybes, kurios taip pat moduliuoja priešnavikinį atsaką, sukelia ne pats HSP, o jo priemaiša. Tačiau šis klausimas yra mokslinis, ginčytinas ir neturi nieko bendra su praktika.
Dabar, kartoju, Borisas Margulis tolsta nuo šios temos, nuo onkologijos ir dirba su mažomis molekulėmis, kurios gali reguliuoti šio baltymo gamybą. Jis susisiekė su chemikais, kurie žino, kaip gaminti inhibitorius – šias specifines kinazes, tam tikrus fermentus ląstelėse, kurios sustabdo jų darbą. Inhibitoriai kokiam nors fermentui gali pasakyti: „Ne, tu neturi teisės dirbti“.
Tai daroma labai paprastai: visi fermentai turi substrato surišimo centrą, ir jei paimsite kokią nors mažą molekulę, kuri bus integruota į šį substrato surišimo centrą, ji nebegalės apdoroti šio substrato. Šiuo metu Borisas dirba su molekulėmis, kurios slopina šio HSP-70 tarpląstelinę sintezę. Ir iš tiesų, tokios molekulės yra labai svarbios ir ne tik fundamentaliajai biologijai, bet ir praktikai, klinikinei medicinai.
Šilumos šoko baltymai(šilumos šoko baltymai HSP) yra plačiai paplitę laukinėje gamtoje ir yra vienos iš labiausiai konservuotų molekulių biosferoje. Pagrindinė HSP funkcija yra apsaugoti biologines sistemas nuo žalingo streso poveikio. Eukariotų evoliucijos metu kai kurie HSP įgijo funkcijų, kurios leido jiems integruotis į imuninę sistemą.
HSP vaidmuoĮgimto ir įgyto imuniteto mechanizmų sąveiką lemia HSP gebėjimas perimti antigeninius peptidus ir reprezentuoti juos su DC pagalba T limfocitams MHC molekulių kontekste.
Šilumos šoko baltymai atlieka svarbias gyvybines funkcijas ir yra visuose gyvuose organizmuose. Genų produktai, vadinami šilumos šoko baltymais arba ląstelių streso baltymais, pagaminti hipertermijos sąlygomis, iš pradžių buvo identifikuoti kaip molekulės, pagamintos reaguojant į netinkamos formos baltymus ląstelėse. Tada buvo nustatyta, kad HSP atlieka chaperonų vaidmenį nekovalentiniame kitų makromolekulinių struktūrų surinkime ir išardyme, nors jie patys nėra nuolatiniai šių struktūrų komponentai, atliekantys savo biologines funkcijas.
Šilumos šoko baltymų atsakas buvo užfiksuotas ne tik esant hipertermijai, bet ir esant oksidaciniam stresui, acidozei, išemijai, hipoksijai-hiperoksijai, ląstelių energijos išeikvojimui ir kt.. Tokiomis sąlygomis HSP išsiskiria iš nekrozinių ląstelių audinių irimo ar infekuotų ląstelių lizės metu.
Ačiū hidrofobinių aminorūgščių sekų atpažinimo baltymų paviršiuje ypatybės, kaip įspėjamasis signalas apie jų konformacinį nestabilumą, HSP gali atlikti tokias gyvybines funkcijas kaip dalyvavimas užtikrinant baltymų molekulių erdvinį organizavimą (lankstymą), jų stabilizavimą, konformacinių pokyčių korekciją. (perlankstymas) ir baltymų perkėlimas per tarpląstelinių organelių membranas, užkertant kelią baltymų agregacijai ir nestabilių baltymų skaidymui. Be to, HSP pasižymi antiapoptoziniu aktyvumu. Apskritai HSP veikia kaip buferinė sistema prieš stochastinius ir potencialiai destabilizuojančius veiksnius ląstelių aplinkoje.
HSP vaidina svarbų vaidmenį sukeliant imuninį atsaką, ypač įgimtą imunitetą: padidina NK ląstelių aktyvumą, APC brendimą ir citokinų gamybą. Skaldančių baltymų molekulių peptidų fragmentus sulaiko HSP ir galiausiai jie apdorojami APC, sukelia adaptyvias imuniteto reakcijas. Taigi, aktyvindami APC ir dalyvaudami apdorojant antigenus, šilumos šoko baltymai integruoja įgimto ir įgyto (adaptyviojo) imuniteto reakcijas.
Imunostimuliuojančios savybės turi pro- ir eukaritinės kilmės HSP. Kelių HSP šeimų (kalretikulinas, HSP10, HSP60, HSP70, HSP90, HSP100 ir HSP170) atstovai gali sukelti imuninį atsaką.
Baltymų chaperono funkcijašilumos šokas atliekamas ne tik kitų baltymų biogenezės procese, bet ir imuninio atsako į. Aplinkos pasikeitimas užsikrėtimo metu sukuria stresinę situaciją tiek invaziniam patogenui, tiek ląstelėms šeimininkėms, pasireiškiančia abipusiu šilumos šoko baltymų sintezės ir funkcinio aktyvumo suaktyvėjimu. Molekuliniai bakterijų chaperonai veikia kaip receptorių ligandai šeimininko ląstelių paviršiuje.
HSP TLR2, TLR4 galima atpažinti. Kiti dr96, HSP90 ir HSP70 sąveikauja su antigeną pristatančiomis ląstelėmis per bendrą receptorių CD91. HSP chaperono peptidai patenka į makrofagų/dendritines ląsteles per CD91, yra apdorojami ir pateikiami kartu su MHC I ir MHC II molekulėmis. Tai sukelia CD4 ir CD8 T ląstelių aktyvavimą. HSP-DC sąveika per CD91 sukelia dendritinių ląstelių brendimą ir daugelio citokinų sekreciją.
Dėl sąveikos rekombinantinis HSP 70 M tuberkuliozė su TLR-2 ir TLR-4 in vitro sukelia signalizacijos kaskadą, apimančią adapterio baltymus MyD88, TIRAP, TRIF ir TRAM žmogaus endoteliocituose, o NF-kB transkripcijos faktorius aktyvuojamas pelių makrofaguose.
Pateikiamas endoplazminiame tinkle eukariotai, GRP94/gp96 chaperonas, sąveikaudamas su TLR-2 ir TLR-4, aktyvina dendritines ląsteles, kad inicijuotų CD8" T-limfocitų atsaką. Tai padidina MICA/B molekulių, kurios sąveikauja su NKG2D receptoriais, esančiais CD8 paviršiaus, bet ne CD4 *T-ląstelių.Kai TLR7 sąveikauja su HSP70, aktyviai išskiriamu ir išsiskiriančiu žinduolių ląstelių nekrozinės mirties metu, sustiprėja makrofagų fagocitinė funkcija.Šis poveikis pasireiškia per kelias minutes ir išreiškiamas ne tik fagocitozės stimuliavimui, bet ir antigeno T-ląstelių pateikimo funkcijai per signalizacijos kelius, tarpininkaujamus fosfoinozitido 3-kinazės ir p38 MAP kinazės.
Vykdoma pristatymai antigeno pagalbinės T ląstelės taip pat dalyvauja brandžiuose B limfocituose, ekspresuojančiuose TLR-2 ir TLR-4. Jie reaguoja į LPS, peptidoglikaną, HSP60 padidindami MHC II ir kostimuliuojančių molekulių ekspresiją. Žmogaus HSP 60, bet ne E. coli GroEL arba M. tuberculosis HSP65, sukelia naivių pelės B ląstelių dauginimąsi ir jų IL-6 bei IL-10 sekreciją.
Iki šiol daugelis receptoriai, atpažįstant žinomų prokariotų, grybų, virusų ir pirmuonių patogenų PAMP modelius, lieka neapibūdinti. Yra ryšys tarp fagocitozės ir TLR ekspresijos, nes signalo aktyvinimas per TLR sustiprina fagocitinius procesus, o fagocitozė moduliuoja TLR aktyvacijos seką.
Akivaizdu, kad dar neapibrėžti molekuliniai modeliai gali iškreipti arba nukreipti Th-2 tipo adaptyvųjį imuninį atsaką Gali būti, kad signalų (pvz., PAMP) nebuvimas, kaip ir jų MHC I trūkumas NK ląstelių aktyvacijai, yra stimulas sukelti 2 tipo imunitetą.
Signalo indukcija per Į rinkliavą panašūs receptoriai gali užtikrinti ne tik organizmo apsaugą nuo įvairių infekcijų. Šių signalų perdavimo funkcijos pažeidimas sukelia daugelio patologinių procesų vystymąsi organizme. Pavyzdžiui, pernelyg didelė endogeninių ligandų priešuždegiminių citokinų gamyba gali sukelti lėtinio uždegimo, autoimuninių ligų, tokių kaip Krono liga, 1 tipo diabetas ir aterosklerozė, vystymąsi. Priešuždegiminių citokinų pusiausvyros pokytis tikriausiai atsirado dėl vietinės edemos ir uždegiminių reakcijų CNS, kurias inicijuoja priešuždegiminiai citokinai (TNF-a arba IL-1p). Formuojantis ilgai trunkantiems neurologiniams sutrikimams dalyvauja keli citokinai, kurie, stiprindami vienas kito gamybą ir veikimą, ilgiau išlieka apyvartoje.
Aleksandras Sapožnikovas nesutinka su tokiu teoriniu vaisto veikimo mechanizmo pagrindimu. Anot jo, HSP70 gali veikti pagal kitokią schemą, kuri dar turi būti ištirta, tačiau faktas lieka faktas, kad ląstelių kultūrose ir daugelyje auglių dviejose žiurkių linijose, kurios buvo pasėtos „žmogaus“ naviko ląstelėmis, baltymas. rodo aktyvumą.
Darbo autorių teigimu, temperatūra, kurioje jie dirba su HSP70 ląstelių kultūrose, yra 43 ° C, o gyviems organizmams ji yra per aukšta, tačiau čia, matyt, yra susiję kiti mechanizmai, kuriuos taip pat dar reikia suprasti. Tai taip pat taikoma išorinio neląstelinio šilumos šoko baltymo veikimui organizme. „Kiekvienas iš mūsų turi gana aukštą HSP70 kiekį kraujyje – iki 900 nanogramų mililitre. Suleidome jo gyvūnui ir bandėme pažiūrėti, kas toliau atsitiks su baltymu. Per 40 minučių kraujyje pamatėme HSP70 pėdsakus, o tada jis dingo. Yra nuomonė, kad baltymai skyla, bet mes taip nemanome.
Įspūdingi rezultatai laukia patvirtinimo
Irina Gužova kalbėjo ir apie tolesnius vaisto tyrimus: „Išbandėme šį mechanizmą su B16 pelės melanoma, kuri auga poodyje, ir panaudojome jį gelio pavidalu, tepame ant odos paviršiaus. Rezultatas buvo įspūdingas: pelių išgyvenamumas buvo daug didesnis nei kontrolinės grupės, kuri buvo gydoma geliu be veikliosios medžiagos arba visai negydoma. Skirtumas buvo apie dešimt dienų. Pelėms ir tokio tipo navikams tai yra labai geras delsimas. Panašūs rezultatai buvo gauti sergant žiurkės C6 glioma (augliu, kuris auga tiesiai smegenyse).
Gyvūnai, gydyti viena injekcija į smegenis, gavo papildomas dešimt gyvenimo dienų, o gyvūnai, kuriems tris dienas buvo nuolat švirkščiamas baltymas naudojant pompą, ši trukmė pailgėjo dar dešimčia dienų, nes auglys augo lėčiau. Įrodėme, kad jei išeikvosite T limfocitų populiaciją iš pelės, kuri turėjo auglį, ir pašalinsite jau „išmoktas“ NK ląsteles arba CD8 teigiamus limfocitus, jos taip pat neatpažins naviko. Galima daryti išvadą, kad pagrindinė HSP70 funkcija šiame procese yra specifinio imuniteto aktyvinimas.
Šie duomenys paskatino mokslininkus atlikti ribotą tyrimą Polenovo klinikoje (Neurochirurgijos tyrimų institute Sankt Peterburge). „Tuo metu mūsų komandoje dirbo neurochirurgas Maksimas Ševcovas, kuris kartu su Boriso Aleksandrovičiaus magistrantūros studijomis (Margulis, - apytiksl. vieta) baigė rezidentūrą šiame mokslinių tyrimų institute. Jis įtikino savo vadovą profesorių Chačaturianą išbandyti vaistą. Pagal tuometinius teisės aktus pakako Akademinės tarybos sprendimo ir informuoto pacientų sutikimo, mums buvo skirti 25 pacientai. Visi jie sirgo įvairiais smegenų augliais ir visi gavo tai, į ką turėjo teisę pagal draudimą, bet be to, po chirurginio naviko pašalinimo Maksimas į operacinę lovą suleido HSP70 tirpalo.
Problema ta, kad smegenų auglius sunku visiškai pašalinti. Visada atsiranda mažų gabalėlių, kuriuos pavojinga pašalinti, nes su jomis galima pašalinti asmenybę, o šie gabalėliai suteikia atkryčių. Tačiau rezultatai pasirodė absoliučiai nuostabūs: po operacijos pacientams padaugėjo specifinio imuniteto ląstelių, sumažėjo pro-navikinių („perėjusių į naviko pusę“) T-limfocitų skaičius, sumažėjo interleukino-10 (imuninės sistemos informacinės molekulės) kiekis.
Tyrimas buvo tik bandomasis, ne atsitiktinių imčių, kontrolinės grupės taip pat nebuvo, jis buvo atliktas 2011 m. Tais pačiais metais buvo priimtas įstatymas, pagal kurį tokie bandymai buvo draudžiami, juos reikėjo nutraukti vos prasidėjus. Liko 12 operuotų pacientų. Tie, kurie yra susipažinę su klinikine tyrimo dalimi, supranta, kaip sunku sekti pacientų likimą kiekvienam iš jų išėjus iš klinikos. Todėl žinome tik aštuonis, su kuriais galima susisiekti, ir visi jie vis dar gyvi. Pernai rudens pradžioje jie buvo gana sveiki, o tie, kurie toliau mokėsi, rudenį išėjo į mokyklą, nors vidutinė gyvenimo trukmė su nustatyta glioma – 14 mėnesių.
Dabar, pasak pranešėjų, ikiklinikiniai tyrimai baigiasi, o vaistui reikia atlikti kelių etapų pacientų testą, kuris užtruks kelerius metus (todėl Izvestija straipsnyje buvo pateiktas toks neįtikėtinai trumpas laikas, kol vaistas patenka į rinka – 3-4 metai).
Aleksandras Sapožnikovas taip pat pabrėžė klinikinių tyrimų svarbą: „Pelių ir žmogaus auglys yra dangus ir žemė. Vaistas gali veikti šį naviką, bet neveiksmingas nei įprastiems pelės, nei žmogaus navikams. Nuraminkite kolegas, kad iš karto nuo visų ligų neišgydoma.
Taip pat ir patys tyrinėtojai. „Šiais etapais viskas veikia (ir labai gerai), bet, žinoma, tai nėra tas vaistas, kuris augina Lozorių, – sako Irina Gužova, – tačiau jis gana veiksmingas ir vertas klinikinių tyrimų. Ir tikimės, kad tai įvyks“.
Tiesiog erdvė
Skaitytojui gali kilti pagrįstas klausimas: iš kur atsirado kosmosas? Irina Gužova paaiškina: „Tiesa ta, kad bandymai buvo atlikti labai grynų preparatų instituto pagrindu, kurio darbuotojai turi gerą patentų registravimo ir darbų rašymo patirtį, todėl šią bylą atidavėme jiems. Tuo pačiu metu jie pradėjo gaminti šį baltymą, o mes atlikome eksperimentus su gyvūnais. Tačiau eigoje į juos kreipėsi „Roscosmos“ atstovas ir paklausė, ar neturime kažkokio nekristalizuoto baltymo kristalizuotis erdvėje, orbitoje. Ir jiems buvo duotas HSP70, jie bandė orbitoje auginti kristalus, bet nieko neatsitiko.
Paaiškėjo, kad problema yra baltymo struktūroje. Labai judri dalis baltymo struktūroje trukdė kristalizuotis, todėl imta bandyti kristalizuoti jį gabalėliais, surišti mobilią dalį specialia molekule, kad ji ją „laikytų“. Jie vis dar bando. „Ši istorija apie ląsteles, kurios auga erdvėje ir gydo visus nuo vėžio, išaugo iš čia“, – komentuoja Irina Gužova.
Ji taip pat sakė, kad atliekant bandymus erdvėje ir su pelėmis baltymas buvo labai išgrynintas – apie 99 proc. Kalbant apie abejones, kad ne šaperonas aktyvina imuninę sistemą, o lipopolisacharidas (LPS), kuris yra bakterijos ląstelės sienelės komponentas, kuriame šis baltymas gaminasi, tokia tikimybė nedidelė. Nors LPS labai stipriai „limpa“ prie HSP, o išvalyti baltymą nuo smulkiausių priemaišų gana sunku. Mokslininkai įdėjo papildomų kontrolės priemonių, kad parodytų, jog ne jis, o būtent chaperonas – vaisto poveikio priežastis. Pavyzdžiui, vaistas gali būti virinamas, o tai neturi įtakos LPS, bet sunaikina baltymo struktūrą. Tada prarandamos jo HSP savybės ir vaistas nustoja veikti, o tai neatsitiktų, jei tai būtų daugiausia bakterinė LPS.
Be to, mokslininkai palygino bakterijų ląstelių sienelių komponentų įvedimo poveikį su HSP70 poveikiu, ir šie palyginimai akivaizdžiai buvo pastarojo naudai.
„Mes nesakėme kvailų dalykų. Ir ką? "Nulis emocijų!"
Irina praneša, kad per bandymus mokslininkai kol kas nenustatė jokių nepageidaujamų reakcijų, tačiau jos gali būti uždelstos. „Manau, kad tyrėjas pirmiausia turėtų viską išbandyti ant savęs ir yra baigęs du chaperonų terapijos kursus. Nebuvo jokių pašalinių poveikių, priešingai, atrodė, kad nyksta smulkios žaizdelės, už nugaros auga sparnai.
„Kita vertus, viskas, kas buvo žiniasklaidoje, yra tikra gėda“, – pastebi mokslininkas. – Bet, kaip sakoma, laimės nebūtų, o nelaimė padėjo: jau dabar į Aukšto grynumo preparatų institutą sulaukiama skambučių su pasiūlymais padėti atlikti klinikinius tyrimus. Kalbėjome konferencijose ir įvairiose kuklesnėse žiniasklaidos priemonėse, kalbėjome apie tuos pačius dalykus, bet tikrinome žodžius, nesakėme nesąmonių. Ir ką? – Nulis emocijų! Ir tada tokia migla nuvilko per ekranus, ir prašau! Tokia įdomi visuomenė, tokia įdomi šalis“.
Tačiau, pasak svetainės šaltinių, Simbircevas buvo priverstas duoti interviu, nuo kurio viskas prasidėjo. pasiūlė duoti interviu, kad paskatintų domėtis Instituto problemomis ir pritraukti papildomą finansavimą klinikiniams tyrimams. Be to, sklando kalbos, kad dėl visoje šalyje vykstančių mokslo organizacijų susijungimų institutas gali netekti juridinio asmens statuso. Matyt, mokslininkas nebuvo pasiruošęs išsamiai ir populiariai pasakoti laikraščiui apie tai, kas vyksta. „Viskas, kas galėjo būti nesuprasta, šį kartą buvo nesuprasta“, – pažymi šaltinis.
Dėl to situacija vis labiau panašėja į liūdnai pagarsėjusią pasaką, kai „Roskosmos“ ir dotacijas skirstančios vyriausybinės agentūros veržiasi į debesis, tikėdamos tiesioginių fundamentinių mokslų rezultatų, vėžys juda atgal, žurnalistai lieja struktūruotą vandenį... Ir Rusijos mokslas vėl atsidūrė nepavydėtinoje padėtyje, priverstas teisintis dėl nusikaltimų, kurių nepadarė.