Наемный убийца

Россияне запасаются чесноком и противовирусными препаратами: надвигается эпидемия гриппа. Проект НГС.НАУКА решил встретить самый народный вирус рассказом о новейших генных иммуномодуляторах, мобилизующих организм на активное подавление инфекции. Впрочем, сегодня опасные вирусы можно не только уничтожать, но и вербовать на свою сторону. В Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН их привлекли для уничтожения раковых опухолей, устойчивых к традиционной терапии. Легкость, с которой вирус оспы когда-то уничтожал целые народы, можно использовать для «апдейта» человеческого иммунитета ― геном вируса доставляет в иммунную систему программу, запускающую производство лимфоцитов-киллеров, которые убивают клетки опухоли. Параллельно, рассказывает глава лаборатории биохимии нуклеиновых кислот Марина Зенкова, ученые «развлекаются» изучением бактерии, сумевшей не только выжить три миллиона лет во льдах тюменской вечной мерзлоты, но и способной передавать свою феноменальную выносливость млекопитающим.

Какие иммуномодуляторы вы создаете?

Мы все знаем, что есть люди, которые часто болеют. Это широкие группы населения, у которых в силу неправильного питания, стресса, беременности слабеет первый оборонительный барьер — неспецифический иммунитет. Иммуномодуляторы — это не лекарства в обычном понимании, они не устраняют причину возникновения иммунодефицита, а просто активируют иммунную систему человека.

Однако на мировой рынок ему выйти сложно — это не гомогенное вещество, препарат состоит из двух молекул двухцепочечных РНК, смеси высокополимерных РНК, солей, стабилизаторов и так далее. Даже механизм его действия не до конца понятен. Хотя сам по себе препарат прекрасный.

Что пытаемся сделать мы. Во-первых, это короткие двухцепочечные РНК, состоящие из 21–23 звеньев, которые, попадая в организм, запускают синтез интерферона, что вызывает целый каскад событий, активацию Т-лимфоцитов и так далее. Иммунитет просыпается.

Однако уже существует, к примеру, очень популярный у россиян противовирусный «Арбидол», который стимулирует синтез интерферона…

Арбидол — это немного другое. Наши короткие двухцепочечные РНК запускают естественную защиту. Организм воспринимает эту абсолютно безвредную молекулу как вирус и начинает противовирусную атаку. При испытании на крысах уже через 48 часов мы наблюдаем у них в крови высокую концентрацию интерлейкинов, мобилизующих иммунный ответ. То есть организм начинает работать.

Сейчас мы работаем над формой этого соединения, которая обеспечила бы хороший иммунный ответ, начинаем патентование препарата, потом будем, по-видимому, передавать его биотехнологическим компаниям для организации производства и проведения доклинических и клинических испытаний. Хотя все понимают, как трудно у нас в стране пройти путь от фундаментальных исследований до выхода на рынок. И здесь достоинство препарата в том, что механизм его действия абсолютно понятен, кроме того, это синтетический продукт, поэтому качество легко контролировать, а сам препарат хорошо хранится. Я думаю, что уже приблизительно через год-два его можно будет передавать на испытания.

Саму последовательность этой РНК, стимулирующей иммунитет, вы вырезали из вируса?

Нет, это удивительная случайность. Нам нужны были так называемые контроли — цепочки РНК, не имеющие гомологии с человеческим геномом — то есть ничего не кодирующие и ничего не значащие.

Генетический «белый шум»?

Да, белый шум. Однако в контрольных экспериментах оказалось, что одна такая РНК действительно не оказывает никакого действия на клетки, зато вторая является очень сильным стимулятором интерферонового ответа. Мы начали искать причину этого явления — ведь происходить не должно было вообще ничего. В итоге мы решили не отмахиваться, списав иммунную реакцию на «грязную» работу студентки, а изучить это явление детально. И оказалось, что одна «буква» на конце этого короткого фрагмента РНК определяет его иммуномодулирующую активность.

Второе направление, которое вы заявили на конкурс интеграционных проектов СО РАН, — это стимуляция иммунитета через дендритные клетки. О чем идет речь?

Это противоопухолевая терапия ? генномодифицированные дендритные клетки, которые отвечают за активацию иммунного ответа на опухоль. Как известно, опухоли умеют уклоняться от атак естественного иммунитета: они заставляют Т-лимфоциты опознавать себя как нормальное образование, которое не нужно уничтожать, или используют дендритные клетки, которые объясняют иммунной системе, что опухоль «своя» и трогать ее не надо.

Почему для уничтожения опухолей вы решили использовать вирус оспы?

Сегодня в мире уже умеют выделять из крови дендритные клетки, брать фрагмент опухоли, получать белковый гомогенат, после чего часть этих клеток начинает опознавать опухоль как врага. Их снова вводят больному, и клетки начинают стимулировать размножение лифмоцитов-киллеров, которые атакуют опухоль. Однако нам показалось, что такой метод не очень эффективен. Допустим, вы выделили из крови больного сто тысяч дендритных клеток — в идеале модифицировать желательно все сто тысяч. Однако стандартные методы эффективны примерно на 20%.

Основная проблема — это доставка в дендритную клетку нужного генетического материала, который научит ее атаковать опухоль. Заведующий отделом геномных исследований Сергей Щелкунов из «Вектора» предложил нам их наработки — использовать вирус.

Точнее, специальную плазмиду на основе вируса осповакцины, в которую можно встроить нужный ген, отвечающий за противоопухолевый ответ. Он захватывается растущей популяцией вируса, проводится сложная многоэтапная селекция модифицированного вируса, отбираются вирусы, содержащие нужные гены, и на последнем этапе такой вирус нарабатывается. А затем этот вирус «доставляет» в дендритную клетку нужный ген. Эффективность такой процедуры составляет уже 90–95%.

Почему генетическая модификация заставляет организм убивать опухоль?

Для модификации дендритной клетки мы взяли кусок РНК, расположенный на поверхности опухолевой клетки. В результате Т-лимфоциты, обученные модифицированными дендритными клетками, начинают опознавать и уничтожать клетки, где на поверхности есть этот белок, другими словами ? уничтожать клетки опухоли. Мы показали, что такие модифицированные клетки, нагруженные нужным антигеном, вызывают очень мощный противоопухолевый ответ.

Уже после однократного введения мышам модифицированных клеток мы наблюдали у них уменьшение объема опухоли примерно на 40%. Причем мышей начинали лечить, когда опухоль была уже очень большой, до трети их веса, а в качестве моделей брали опухоли, устойчивые к химиотерапии.

Сейчас нас интересует, будет ли такая иммунизация препятствовать образованию метастазов, что сегодня еще более актуально — ведь больные часто погибают не от первичной опухоли, а от ее метастазов.

А как появился проект использования древней бактерии для стимуляции иммунитета?

Это очень интересная история. Однажды наши микробиологи нам сказали: «А вы знаете, что в Тюменском научном центре при изучении льдов вечной мерзлоты нашли бактерию возрастом около трех миллионов лет?». У бактерии выявили сразу два интересных свойства. Во-первых, при нагревании, охлаждении, добавлении неблагоприятных для нее агентов она не гибнет, а образует споры, а при попадании в благоприятную среду — вновь оживает. Во-вторых, при введении этой бактериальной культуры мышам у них возрастали сила, выносливость, иммунная устойчивость. Нас заинтересовало, можно ли использовать ее для стимуляции иммунного ответа у человека — целиком или какие-то ее компоненты. И, конечно, интересно узнать, что ей позволило прожить три миллиона лет — бактерий этой эпохи известно очень немного.

Сейчас в Лаборатории инфекционных заболеваний человека нашего института проводят наработку и микробиологическое изучение этой бактерии, ищут способы ее инактивации, разрабатывают получение отдельных компонентов этой палеобактерии ? цитоплазмы, ДНК, внешней мембраны и так далее. Параллельно мы проверяем реакцию животных на введение различных доз этой бактерии. Пока это непредсказуемая работа, и мы напоминаем детей с игрушкой, которым интересно, что там внутри.

В голливудских блокбастерах такие эксперименты обычно служат прелюдией к катастрофе: по опустевшим городам бродят люди в костюмах биологической защиты…

Мы тоже об этом подумали. Первое, что сделали микробиологи, — подобрали условия для стерилизации и доказали, что после подкожного введения бактерии мышам общей инфекции не возникает. И теперь мы планируем проверить стимуляцию иммунного ответа — эти тесты можно сделать очень быстро, буквально за месяц.

Петр Малков