«Молекулярный клей» на основе пары белков помог создать новую систему доставки лекарств против рака
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Сотрудники Центра языка и мозга НИУ ВШЭ приняли участие в редкой для детской нейрохирургии операции с пробуждением у 11-летнего пациента с фармакорезистентной эпилепсией. Совместно с врачами НПЦ специализированной медицинской помощи детям имени В.Ф. Войно-Ясенецкого в Солнцево они сопровождали удаление участка левой височной доли, где был выявлен эпилептический очаг.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Анализ ДНК и изотопный анализ зубов показали, что мужчина генетически был связан с саамскими популяциями, но часть жизни провел за пределами Финляндии — возможно, в Исландии. Авторы нового исследования пришли к выводу, что на рубеже XVI-XVII веков саамские сообщества не были изолированы, как предполагали многие исследователи. Люди путешествовали на далекие расстояния и поддерживали контакты с дальними регионами Северной Атлантики.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина предложили подход к отбору малодебетных нефтегазовых месторождений, которые составляют около 88% нераспределенного фонда нефтяных участков. Модель расчета поможет вовлечь в экономический оборот от 400 до 600 миллионов тонн ранее нерентабельных запасов.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно