19 ноября
РНФ

«Молекулярный клей» на основе пары белков помог создать новую систему доставки лекарств против рака

4.5

Лекарства для борьбы с онкологическими заболеваниями должны не только избирательно поражать опухоль, но и обладать минимальным общетоксическим действием на организм. Российские ученые предложили изящный способ решения этой задачи, используя подход претаргетинга. Сначала новообразование «помечается» нетоксичным, безвредным для организма адресным компонентом, затем вводится высокотоксичный компонент, который, связываясь с предшественником, накапливается именно в месте опухоли. И все это благодаря «молекулярному клею», роль которого выполняют два природных белка — барназа и барстар.

Схема эксперимента / ©Shramova et al. / Journal of Electroanalytical Chemistry

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Journal of Controlled Release. Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, рак входит в десятку самых распространенных причин смерти в мире. Так, в 2020 году он привел к гибели десяти миллионов человек, поэтому активно разрабатываются новые способы борьбы с этим заболеванием.

Препараты обычно содержат цитотоксичные соединения — вещества, которые останавливают рост и деление раковых клеток и вызывают их гибель. Сложность использования таких лекарств состоит в том, что они должны действовать точечно — только в месте образования опухоли, иначе разрушению подвергнутся здоровые клетки. На сегодняшний день на рынке фармпрепаратов существует большое количество лекарств, поражающих раковую опухоль, но, к сожалению, обладающих высокой общей токсичностью.

Исследователи из Института биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН (Москва), Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН (Москва), Научно-исследовательского института морфологии человека (Москва), Томского политехнического университета (Томск) и Инженерно-физического института биомедицины (Москва) разработали новый метод ступенчатой доставки лекарств к опухолевым клеткам, который позволит снизить общетоксическое влияние противораковых препаратов.

Ученые предложили использовать два бактериальных белка: фермент барназу и ее природный ингибитор (подавитель) барстар. Они очень быстро и прочно связываются друг с другом и могут служить в качестве «молекулярного клея», который позволяет соединять в живом организме нетоксичный адресный компонент, узнающий опухоль, и высокотоксичный компонент, который ее убивает.

Чтобы эти два компонента встретились в организме, к каждому из них методами генной инженерии присоединили один из белков молекулярной пары — барназу или барстар. В качестве первого — адресного — компонента ученые использовали искусственно созданный белок, распознающий рецепторы клеток рака молочной железы.

Этот белок был соединен с барназой. В качестве вещества, убивающего клетку, ученые использовали бактериальный токсин, заключенный в искусственные мембранные пузырьки — липосомы. Чтобы липосома могла найти барназу в организме и связаться с ней, на поверхность пузырька были прикреплены молекулы барстара.

Ученые протестировали разработанный метод на лабораторных мышах, которым прививались раковые опухоли человека. Сначала шестнадцати животным под кожу вводили клетки рака молочной железы. Через десять дней, когда опухоли начали расти, приступали к лечению. Для этого четырем мышам в брюшную полость вводили первый нацеливающий компонент, который «садился» на рецепторы раковых клеток.

После того, как первый компонент, который не связался с опухолью, естественным образом выводился из организма животного, вводили второй, цитотоксический. Два компонента прочно «склеивались» именно в месте опухоли, доставляя таким образом лекарство строго в нужное место. Процедуру повторяли ежедневно в течение десяти дней. В качестве группы контроля ученые использовали четырех мышей, которым вместо препаратов вводили плацебо, и восемь животных, получавших неполный набор компонентов: либо только первый, либо только второй из них.

Наблюдения за состоянием мышей и размерами их опухолей длились двадцать восемь дней с начала лечения. Оказалось, что у животных, которые получали плацебо или лишь одну часть препарата, опухоли увеличились в 3–5 раз и образовали метастазы. Напротив, у мышей, которые получали полную двухкомпонентную систему, размер новообразований уменьшился на 71 процент, и метастазов не наблюдалось. При этом гистологический анализ жизненно важных органов показал отсутствие их повреждений, а значит, и общей токсичности.

«В мире существует всего четыре системы предварительного нацеливания лекарства на опухоль. В основном они разработаны для радиотерапии, чтобы снизить лучевую нагрузку на организм пациента, но каждая из них имеет свои недостатки. Среди них можно отметить нежелательную активацию иммунного ответа, сложность и дороговизну производства.

Компоненты разработанной нами системы — барназа и барстар — не имеют неспецифических мишеней в организме млекопитающих, и поэтому обеспечивают высокую избирательность терапии. Кроме того, и барназу, и барстар методами генной инженерии можно легко соединить с любыми белками, распознающими любые онкомаркеры.

В результате такой “молекулярный клей” становится удобной, надежной и универсальной системой предварительного нацеливания на самые разные опухоли и может лечь в основу разработки новых эффективных методов борьбы со злокачественными новообразованиями», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Сергей Деев, академик, доктор биологических наук, заведующий лабораторией молекулярной иммунологии Института биоорганической химии РАН. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
РНФ осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.
24 ноября
Ольга Иванова

Исследование международного коллектива специалистов пролило свет на внезапное похолодание, произошедшее 34 миллиона лет назад и способствовавшее образованию антарктических ледяных щитов.

Вчера, 14:21
Ольга Иванова

Исследовательская группа из Великобритании провела эксперимент и выяснила, какие факторы могут быть причиной удовольствия, получаемого от объятий.

Позавчера, 11:34
Илья Ведмеденко

Российские инженеры спроектировали самолет для межконтинентальных полетов в стратосфере. Его можно назвать условным аналогом британского Skylon.

23 ноября
Мария Азарова

Международная команда ученых на примере более чем 30 тысяч жителей Западной Европы и США оценила связь между возникновением сердечной недостаточности и приемом аспирина.

21 ноября
Александр Березин

Зачем Россия во время испытания нового оружия создала кучу обломков, угрожающих МКС? Верно ли, что подобные действия сделают ближний космос непригодным к использованию? Naked Science рассказывает, почему ответы на оба эти вопроса — совсем не такие, как кажется.

20 ноября
Алиса Гаджиева

Черная смерть (вторая большая европейская пандемия чумы), которая собирала свой урожай с XIV по XIX век, убила, по, некоторым оценкам, до 60% населения Европы времен Столетней войны. А в VI веке с ее предшественницей столкнулась бурно развивающаяся после многих десятилетий кризиса Восточная Римская империя. Византия устояла, несмотря на гибель десятков процентов населения. Но первая чума нанесла по ней ужасающий удар — не дав вернуть былое могущество. Некоторые предполагают, что империя выжила, так как пандемия была «несущественной». Naked Science разбирается, насколько верно это утверждение.

3 ноября
Ольга Иванова

Исследований на эту тему, как ни странно, мало, хотя предположений — великое множество. По мнению ученых из Венгрии, одна из причин такого поведения — высокая концентрация внимания на речи хозяина, а еще это означает, что собака слышит знакомое слово.

28 октября
Мария Азарова

Все образцы продукции популярных ресторанов быстрого питания, протестированные американскими учеными, содержали один или несколько видов фталатов либо других пластификаторов.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: