Новаторские решения в терапии онкологических заболеваний

20.12.200540300
На современном этапе лечение раковых опухолей, помимо хирургического вмешательства, сводится к применению химио- и радиотерапии. Оба эти подхода направлены на уничтожение активно делящихся клеток. Мишенью при этом являются злокачественные клетки, отличительной особенностью которых является неконтролируемое размножение. Однако и в здоровом организме есть немало непрерывно делящихся клеток, в том числе клетки костного мозга, волосяных фолликулов, кожи и слизистых оболочек, которые также подвергаются губительному воздействию противоопухолевой терапии, что приводит к тяжелейшим побочным эффектам и, в некоторых случаях, к гибели пациента.

Разработка альтернативных методов терапии, направленных на избирательное поражение злокачественных клеток, а также на повышение эффективности традиционно применяемых подходов, послужила темой пресс-конференции «Новаторские подходы», проходившей в рамках международной конференции «Молекулярные мишени и методы терапии рака», проводившейся American Association for Cancer Research 14-18 ноября 2005 года во Флориде.

В ходе заседания обсуждался целый ряд неожиданных решений проблемы борьбы со злокачественными опухолями, в том числе использование оппортунистических бактерий, вакцин, электрических импульсов и синтетических агентов, способных проникать в мозг.

Предлагаем вашему вниманию информацию о некоторых наиболее перспективных подходах, представленных на пресс-конференции.

Бактериальный белок азурин (Azurin) – новый противоопухолевый агент

Уже более 100 лет онкологи обсуждают феномен ремиссии опухолей в ответ на воздействие некоторых инфекционных агентов. Уже было предпринято немало попыток разработки природных и генетически модифицированных штаммов бактерий и вирусов, пригодных для лечения опухолей. Однако результаты экспериментов весьма противоречивы из-за опасности, связанной с введением живых возбудителей, что зачастую вызывает развитие иммунного ответа. Единственным микроорганизмом, в настоящее время применяемым на практике, является бацилла Кальметта-Герена (bacillus Calmette Guérin), применяемая в терапии поверхностного рака мочевого пузыря.

Исследователи университета штата Иллинойс, Чикаго, близки к разработке нового метода «бактериотерапии». Они обнаружили, что оппортунистические бактерии Pseudomonas aeruginosa, обитающие в болотистой почве и зачастую обнаруживаемые в легких пациентов с кистозным фиброзом, вырабатывают белок азурин, используемый ими в качестве оружия, возможно, в целях защиты от опухолевых клеток.

В экспериментах было обнаружено, что P.aeruginosa преимущественно проникают внутрь клеток человеческой меланомы и рака ткани легких, запуская при этом запрограммированную клеточную гибель – апоптоз. Запуск этого процесса происходит за счет формирования комплекса азурин-р53. Белок р53 хорошо известен своей способностью останавливать развитие опухолей за счет запуска синтеза ферментов каспаз, индуцирующих апоптоз. Однако в большинстве опухолевых клеток р53 патологически изменен или отсутствует вовсе. Азурин способен стабилизировать молекулы р53 и, таким образом, стимулировать гибель злокачественных клеток.

Введение азурина лабораторным мышам, которым были привиты клетки человеческой меланомы и рака легких, привело к существенному уменьшению опухолей.

Более того, разработчикам удалось доказать, что фрагмент молекулы азурина, состоящий из 28 аминокислот, проникает в клетки опухолей, но при этом не затрагивает нормальные клетки. Этот фрагмент может быть использован для доставки противоопухолевых препаратов непосредственно внутрь патологических клеток. В настоящее время работа ведется по дальнейшему уменьшению размера молекул азурина, что не лишало бы их способности проникать внутрь клеток и вызывать их гибель.

Доставка плазмиды, кодирующей ИЛ-12, в клетки меланомы

Попытки специфической стимуляции иммунной системы человека с помощью введения в опухолевые клетки интерлейкина-12 (ИЛ-12), являющегося мощным стимулятором иммунитета, предпринимались уже неоднократно, однако оптимальный метод до сих пор разработан не был. Введение рекомбинантного (искусственно синтезированного) ИЛ-12 вызывало токсические побочные эффекты, а различные варианты генной терапии приводили к весьма скромным результатам.

Судя по всему, ученым онкологического центра университета Южной Флориды под руководством Ричарда Геллера (Richard Heller) удалось преодолеть этот барьер. Клинические испытания разработанного ими метода находятся на пути к успешному завершению. Метод основан на использовании электрических импульсов, под действием которых происходит встраивание плазмиды, кодирующей ген ИЛ-12, в клетки меланомы. До сих пор токсических эффектов, вызванных применением этого метода, зарегистрировано не было.

Плазмида, содержащая всю информацию, необходимую для запуска синтеза ИЛ-12, наносится на пораженный меланомой участок кожи. Менее чем через минуту через опухоль с помощью электрода пропускается 6 коротких электрических импульсов. Использование этой тактики приводит к кратковременному повышению проницаемости клеточной мембраны, что позволяет плазмиде проникнуть внутрь клетки. После этого плазмида перемещается в клеточное ядро, где внутриклеточные механизмы занимаются транскрипцией ДНК, кодирующей ИЛ-12, и синтезом самого цитокина, способного стимулировать иммунную систему.

В доклинических испытаниях на мышах полное уничтожение опухоли достигалось в 80% случаев, причем возникновения новых опухолей не наблюдалось, что свидетельствует о развитии у животных системного противоопухолевого иммунитета.

Этот метод выглядит идеальным для лечения поверхностных опухолей, таких как рак кожи, но, в то же время, исследователи занимаются отработкой метода для доставки плазмид, кодирующих информацию о различных молекулах, в клетки печени, селезенки и почек животных.

Препараты для лечения рака головного мозга, способные проникать через гематоэнцефалический барьер

Химиотерапия, эффективная при лечении многих опухолей, очень часто не оказывает желаемого эффекта на опухоли головного мозга, так как большинство препаратов не способны преодолеть гематоэнцефалический барьер, отделяющий ткани мозга от других тканей организма. Однако, согласно утверждению исследователей Техасского университета, работающих под руководством профессора Вальдемара Прибе (Waldemar Priebe), им удалось синтезировать соединение, не только способное проникать внутрь мозга, но и специфичное к топоизомеразе II, ферменту, ассоциированному со злокачественными глиомами – наиболее агрессивными опухолями мозга. I фаза клинических испытаний препарата под названием WP744 уже начата, всего в ней планируется участие 30 пациентов с поздними стадиями рака головного мозга.

WP744 способен избегать связывания с транспортными протеинами, содержащимися как в клетках гематоэнцефалического барьера, так и в клетках глиом. Эти белки – MRP1, LRP и P-gp – контролируют поток молекул через мембрану барьера, отделяющего мозг от среды организма, а также являются элементом клеточной защиты, связанной со способностью раковых клеток приобретать устойчивость к лекарствам.

Используя систематический подход, исследователи проектировали и синтезировали связывающие ДНК вещества и искали соединение, способное разрушать топоизомеразу II и избегать при этом взаимодействия с транспортными белками, что позволило бы ему проникать как через гематоэнцефалический барьер, так и внутрь клеток опухоли.

Из 400 возможных вариантов авторами было выбрано два, которые, кроме сходства с известным противоопухолевым препаратом доксорубицином, обладали еще и искомыми качествами. Эксперименты на мышах доказали способность одного из отобранных соединений, WP744, проникать внутрь мозга и повышать уровень выживаемости больных раком мозга животных. Под названием RTA744 этот препарат был зарегистрирован компанией Reata Pharmaceuticals (Даллас) и сейчас проходит I фазу клинических испытаний в онкологическом центре М.Д.Андерсона (Хьюстон).

Разработчики считают, что RTA744 может применяться не только для лечения первичных опухолей мозга, но и для борьбы с другими опухолями, для которых типичным является метастазирование в мозг.

Вакцина из летально облученных клеток рака поджелудочной железы, генетически модифицированных на выработку GM-CSF, в комбинации с послеоперационной химио- и радиотерапией

Разработанная в университете Джона Хопкинса вакцина для лечения рака поджелудочной железы значительно улучшает уровень выживаемости предварительно перенесших операцию и курс химио- и радиотерапии пациентов. Согласно результатам II фазы клинических испытаний, применение вакцины повышает уровень годичной выживаемости с 60% (при используемых в настоящее время методах) до 88%. Выживаемость в течение двух лет повышается с 40% до 76% соответственно.

Кроме того, из 14 пациентов, участвовавших в I фазе испытаний, у троих уже в течение более чем семи лет после проведения курса экспериментальной вакцины не наблюдается никаких признаков опухоли. Этот результат очень показателен, так как рак поджелудочной железы занимает четвертое место по смертности среди злокачественных заболеваний и, согласно статистическим данным, только около 3% заболевших выживают в течение более пяти лет.

Вакцина производится из опухолевых клеток пациентов, лишенных способности делиться в результате радиоактивного облучения и генетически модифицированных на продукцию гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (GM-CSF) – белка, стимулирующего деление и дифференцировку клеток иммунной системы. При введении в организм эти клетки сохраняют способность синтезировать GM-CSF в течение пяти дней, чего достаточно для запуска специфического иммунного ответа, направленного против клеток опухоли, избежавших удаления во время операции и послеоперационной химио- и радиотерапии.

В дальнейшем авторы планируют провести анализ иммунных клеток, синтезируемых в организмах участников испытаний, и выявить опухолевые антигены, вызывающие реакцию иммунной системы, с целью дальнейшей модификации и повышения специфичности вакцины. В ходе III фазы клинических испытаний они планируют также сравнить эффективность вакцины и традиционной химио- и радиотерапии.

Защита тканей организма от свободных радикалов с помощью углеродных наночастиц

Ущерб, наносимый организму химио- и радиотерапией, во многом обусловлен выработкой свободных радикалов, поражающих клеточные структуры. В результате этих процессов у пациентов выпадают волосы, может наблюдаться потеря слуха, развитие почечной или сердечной недостаточности, а также ряд других побочных эффектов.

Идея создания средства, способного защитить нормальные клетки от действия свободных форм кислорода, давно занимает не одну группу разработчиков. А использование единственного имеющегося в настоящее время на рынке препарата амифостин (Amifostine) очень ограничено в силу оказываемых им самим токсических эффектов.

Достойным претендентом на эту роль выглядит препараты на основе фуллеренов (fullerene) – наночастиц, представляющих собой полые молекулы-многогранники (наиболее известна молекула из 60 атомов углерода в форме футбольного мяча), способные нейтрализовать активные радикалы. Именно такая форма фуллерена лежит в основе соединения CD60_DF1, запатентованного фармацевтической компанией CSixty и находящегося на стадии разработки.

Для изучения эффективности CD60_DF1 исследователи университета им. Томаса Джефферсона использовали эмбрионы zebrafish – полосатого данио (Brachydanio rerio). Эмбрионы этих небольших рыбок прозрачны и широко используются в лабораторной практике для изучения процессов эмбриогенеза и внутриутробного развития.

Эмбрионы подвергались воздействию различных доз ионизирующего излучения и одновременно обрабатывались CD60_DF1 или амифостином в качестве контроля. Применение обоих препаратов снижало уровень повреждения, причиняемого излучением, примерно на две трети.

Наночастицы фуллерена (CD60_DF1) представляют собой совершенно новый класс радиопротекторных средств. По словам руководителя работы Адама Дикера (Adam Dicker), они эффективно связываются с активными радикалами кислорода и инактивируют их, при этом не причиняют никакого вреда тканям организма и легко выводятся. Эти частицы могут быть использованы не только в качестве вспомогательной терапии при лечении рака, но и для тотальной защиты организма от радиации. Однако препарат все еще находится на стадии разработки и одним из вопросов, который предстоит решить его создателям, является поиск способа прицельной доставки наночастиц в здоровые ткани организма.

С дополнительной информацией можно ознакомиться на сайте the American Association for Cancer Research.

Интернет-журнал "Коммерческая биотехнология" http://www.cbio.ru/

Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Вернуться к списку статей