Как попасть в больную клетку

Тигран Оганесян
11 марта 2002, 00:00

Новые методы борьбы с раком связаны с адресной работой на микробиологическом уровне

По прогнозам специалистов, в ближайшее время рак займет первое место в "летальной иерархии" болезней, вытеснив заболевания сердечно-сосудистой системы. Сейчас, по данным Всемирной организации здравоохранения, от рака в мире ежегодно умирает более 6 млн человек.

В героической борьбе с раком расходуются огромные людские и финансовые ресурсы (например, в американском бюджете на онкологию выделяется более 2 млрд долларов ежегодно), однако значимых практических успехов до сих пор нет. И все же утверждать, что онкология все эти годы топчется на месте, было бы совершенно несправедливо: по крайней мере, в плане теории ученые за последнее время получили очень серьезные результаты, позволяющие с известной долей осторожности говорить о намечающемся долгожданном практическом прорыве.

"Рака вообще" не существует

Прежде всего онкология существенно продвинулась вперед в понимании специфики механизмов генезиса раковых клеток. Правда, это привело к довольно неутешительному выводу: "рака вообще" не существует, а есть множество (на сегодняшний день уже более сотни) различных видов раковых опухолей, и каждая из них характеризуется совершенно специфическими, присущими конкретным типам эпителиальных тканей, онкогенами - генами, активация которых в организме запускает механизм превращения нормальной, здоровой клетки в раковую и способствует дальнейшему развитию опухоли. Более того, сегодня уже можно считать доказанным, что любая живая клетка на Земле содержит в себе так называемые протоонкогены (особые полипептидные субстанции), которые при тех или иных условиях переходят в активную онкогенную форму.

Согласно стандартной теории, прежде чем клетка превратится в раковую, она должна пройти порядка четырех мутаций. Но для того, чтобы этот процесс начался, необходимо наличие сложного комплекса стимулирующих факторов, таких как длительное воздействие канцерогенов (химических, физических или биологических "онкостимуляторов", проникающих в человеческий организм извне), устойчивое ослабление иммунной системы, наконец, задействуются и генетические компоненты - к многим видам рака прослеживается именно генетическая предрасположенность. Кроме того, есть и определенные вирусы, которые могут трансформироваться в раковые клетки.

Процесс клеточных мутаций постоянен, считается, что за сутки в организме может образоваться от тысячи до ста тысяч "протораковых" клеток. Часть из них трансформируется обратно в нормальные, однако подавляющее их большинство быстро уничтожаются организмом как чужеродные. Как и почему возникает сбой в системе иммунитета и очередная раковая клетка избегает гибели, пока не слишком ясно. Судя по всему, как и в случае с многофакторностью канцерогенных воздействий, таких причин может быть много.

Определенные успехи в деле идентификации возможных виновников клеточной мутации уже есть: серьезным достижением онкологии два года назад стало искусственное получение из нормальной клетки трансформированной, раковой. Для этого экспериментаторам пришлось воздействовать на нормальную клетку сразу тремя различными видами генов - геном теломеразы, геном sv40 и ras-онкогеном (по отдельности все эти гены не приводили к желаемому эффекту).

Стандартный подход

Для того чтобы попытаться искоренить онкологические заболевания, в идеале необходима организация тотальной ранней диагностики (с периодичностью два раза в год), специфической для разных видов рака, поскольку каждая раковая клетка трансформируется по-своему. Онкологи бьются над методами ранней диагностики очень давно, разработаны многочисленные наборы раковых маркеров, которые вроде бы более или менее специфичны для определенных видов рака, но, по большому счету, наличие повышенного уровня концентрации того или иного маркера в анализах еще вовсе не означает, что тестируемый пациент болен этим видом рака: вероятность правильного диагноза в лучшем случае пока достигает 50-60%.

Относительно успешно детектируются лишь некоторые поверхностные формы рака - например, кожные меланомы или, скажем, рак гортани. Если же затронуты внутренние органы, пациенты, как правило, обращаются за помощью, когда процесс уже зашел слишком далеко. Стандартные методы раннего предупреждения на этих стадиях уже не работают, и приходится прибегать либо к хирургическому вмешательству, либо к химио-или радиотерапии.

Хирургия, химио- и радиотерапия многие годы были и остаются основными способами лечения рака. Впрочем, необходимость и даже полезность хирургического вмешательства в последнее время стала серьезно оспариваться - на запущенных стадиях рака подобная процедура, как правило, не только не помогает пациенту, но, напротив, приводит к тому, что после удаления основной (материнской) опухоли резко активизируется развитие дочерних раковых клеток - "выстреливают" метастазы (и если они возникают в печени или легких, дальнейшие попытки лечения уже практически бесполезны).

Хорошо известны и многочисленные побочные эффекты, возникающие при применении радио- и химиотерапии. Так, любой их курс подрывает иммунитет человека (ведь воздействие идет как на раковые, так и на здоровые клетки без разбора, причем прежде всего нарушаются кроветворение и работа сосудов), и на его последующее восстановление уходит от трех до четырех месяцев. Ну а самый широко использующийся в России химиопрепарат доксорубицин еще и абсолютно противопоказан людям, страдающим ишемической болезнью сердца.

Серьезной проблемой химиотерапии злокачественных новообразований является развивающаяся в короткие сроки сопротивляемость раковых клеток к лекарственному воздействию. Наиболее распространенный вариант клеточной сопротивляемости - так называемая классическая множественная лекарственная устойчивость (одновременное проявление клеточной сопротивляемости по отношению к препаратам различных типов), в основе которой лежит активация раковой опухолью специфического гена.

Конечно, справедливости ради следует оговориться, что для некоторых видов рака эти методы достаточно эффективны: например, рак щитовидной железы хорошо поддается лечению именно радиотерапией. Точнее, сначала все равно осуществляется хирургическое вмешательство, а уже потом оставшиеся раковые клетки добиваются при ее помощи. Правда, в итоге облученный пациент остается без щитовидки и на всю оставшуюся жизнь "садится" на гормоны.

Фермент вечной молодости

Каковы на сегодняшний момент реальные альтернативы традиционным подходам в лечении рака? Рассказать о последних разработках и наиболее перспективных направлениях исследований онкологов в области терапии раковых заболеваний мы попросили генерального директора Московского НИИ медицинской экологии (МНИИМЭ), академика РАЕН, доктора химических наук Сергея Северина:

- В обозримой перспективе наиболее многообещающей представляется комплексная методика воздействия - сочетание направленной доставки антиопухолевых препаратов с иммунотерапией и, возможно, антиангиогенной терапией. (Антиангиогенная терапия направлена на противодействие процессам прорастания опухолью кровеносных сосудов, так называемой васкуляризации. - "Эксперт").

Что же касается столь популярной сейчас генной инженерии, пока реальной пользы от нее для онкологии маловато - очень много исследовательских групп, особенно на Западе, работает по генотерапии рака, кто-то уже выходит на клинические испытания, но, по моему мнению, рассчитывать на нее как на панацею против любых видов рака не следует. Генезис разных видов раковых клеток уникален - на поверхности раковой клетки экспрессируются совершенно разные онкогены, точнее, продуцируемые этими онкогенами белки, отличающиеся друг от друга по типу клетки. То есть нельзя утверждать, что есть общие участки генов, типичные для любого онкологического заболевания.

Впрочем, обнаруженный сравнительно недавно комплексный белок теломераза, которым, в частности, уже несколько лет занимаемся мы в институте (исследованиями руководит заведующий лабораторией молекулярной биологии Александр Глухов), дает основания предполагать, что он "почти универсален" - анализы показывают, что он экспрессируется на поверхности примерно восьмидесяти пяти процентов всех раковых клеток. И, по идее, если удастся найти способ воспрепятствовать активности теломеразы в этих клетках, мы сумеем предотвратить дальнейшее развитие опухоли.

- А что представляет собой этот белок и чем он занимается в организме?

- Как известно, любая клетка проходит цикл повторяющихся делений (в идеальных условиях их пятьдесят). На концах дуплицирующихся при делении хромосом присутствуют повторяющиеся нуклеотидные фрагменты, теломеры (цепочки из одних и тех же шести нуклеотидов). Обычная, нормальная соматическая клетка, пройдя определенное количество делений, погибает - при каждом цикле деления происходит укорачивание этих теломеров (потеря звеньев цепочки), и, когда они достигают предельно минимальной длины, клетка перестает делиться (это явление запрограммированной гибели клетки называется апоптозом). В раковых же клетках постоянно идет экспрессия теломеразы, восстанавливающей утерянные фрагменты теломерной цепи. Тем самым эта клетка получает возможность делиться практически неограниченное число раз, то есть, по сути, она становится бессмертной. Соответственно, фермент теломеразу многие называют "ферментом вечной молодости". Хотя, по большому счету, говорить о неограниченной продолжительности цикла деления раковой клетки все-таки не совсем корректно: на самом деле в среднем раковая клетка способна осуществить от двухсот пятидесяти до трехсот циклов.

Адрес рака

- В чем суть и каковы перспективы антиангиогенной терапии?

- До тех пор пока опухоль не проросла капиллярами, она не получает полноценного питания и, соответственно, практически не может делиться. Точнее, она все равно делится, но очень вяло - ее давит иммунная система. Эндогенные белки (белки, вырабатываемые самим организмом), подавляют васкуляризацию опухоли. Причем, что удивительно, их синтез стимулируется самой раковой опухолью: в процессе своего роста она производит специфический продукт - ангиостатин, который, попадая в кровоток, блокирует прорастание сосудов дочерними опухолевыми клетками, отделившимися от материнской. Вот, собственно, почему плоха хирургия - когда мы убираем основную опухоль, мы тем самым убиваем и механизм, подавляющий рост метастазов в организме.

Вообще же раковая опухоль по своей природе очень эгоистична: при образовании базового опухолевого кластера он будет прежде всего заботиться о собственном росте, всячески препятствуя нормальному росту соседних клеток, в том числе и своих дочерних.

Сейчас в Америке уже идут клинические испытания генно-инженерного человеческого ангиостатина. Позитивный эффект, безусловно, должен быть - мы и сами, например, уже выделяли ангиостатин из плазмы человеческой крови, и когда мы добавляли его в химиопрепарат, то получали существенное увеличение продолжительности жизни опытных животных (примерно в два-три раза по сравнению с эффектом от применения этого химиопрепарата в чистом виде). Но наработать достаточно большие объемы ангиостатина при нашей методике плазмовыделения даже для одного пациента очень сложно. Хотя в принципе, при наличии заводика, способного производить биохимические препараты, сделать его достаточные запасы не проблема - плазмы у нас, слава богу, хватает.

- И все-таки, если я правильно понял, основные надежды сегодня связываются с направленной доставкой лекарственных препаратов в опухолевые клетки?

- Безусловно, избирательная доставка - наиболее привлекательное направление. Ибо, если мы научимся адресно доставлять тот или иной химиопрепарат именно в раковые клетки, не затронув при этом нормальные клетки, это будет фантастическим успехом онкологии. Потому что сама по себе "тупая" химиотерапия (накачивание организма в больших объемах различными токсинами) убивает все клетки подряд, а благодаря разработке новых механизмов адресной доставки химиопрепаратов удастся достичь значительного понижения терапевтической дозы, например, того же доксорубицина - на два, а то и на три порядка.

Каким образом можно осуществить эту направленную доставку? Один из вариантов, который уже давно разрабатывается онкологами, - использование в качестве "транспортеров" липосом. Липосома - это такой шарик, состоящий из фосфолипидов, внутрь которого можно загрузить концентрированный "заряд" того или иного цитостатика. Однако говорить о точном достижении цели при помощи обычной липосомной транспортировки, увы, не приходится - у липосомы нет эффективных механизмов поиска раковых клеток.

Поэтому внимание онкологов позднее переключилось на создание иммунолипосом - поверхность липосом модифицируется специфическими белками и антителами, способными распознавать именно раковые клетки. Иммунолипосомы, безусловно, гораздо более пригодны для осуществления адресной доставки. Но и здесь пока не удалось достичь большого прогресса.

Еще один вариант адресной транспортировки - использование иммунотоксинов: производятся антитела (иммуноглобулины), специфичные к определенному поверхностному белку раковой клетки, и делается при помощи химического синтеза привязка между этим антителом и каким-либо цитостатическим агентом, например доксорубицином. Далее вся эта конструкция запускается в кровоток и начинает поиск опухолевых клеток, точнее, поверхностных антигенов этих клеток. Когда антитела находят "свои" антигены, между ними происходит химическое взаимодействие, и цитостатики попадают на поверхность раковой клетки, а некоторые из них даже проникают внутрь нее.

Главная проблема этого метода заключается в том, что получаемые антитела - мышиные, а не человеческие, поэтому велика опасность отторжения чужеродного фрагмента организмом. С этим также пытаются бороться, например, конструируя "очеловеченные" антитела: фрагмент, узнающий раковый антиген, остается мышиным, а основная часть антитела делается человеческой при помощи генной инженерии. Таким образом, достигается существенное снижение иммунной реакции в организме. Дальнейшие исследования в этой сфере направлены на получение полностью человеческого аналога такого мышиного иммуноглобулина.

Работают и над еще одним способом адресной доставки. Он заключается в применении специфических белков, способных взаимодействовать исключительно с поверхностью раковой клетки. То есть по сути схема та же самая, что и с иммунотоксинами, но вместо основы берется не мышиный, а человеческий белок, прежде всего белки различных факторов роста: они как бы "по определению" онкогенные, поскольку плотность специфических рецепторов этих белков на поверхности опухолевых клеток существенно (на несколько порядков) выше по сравнению с их плотностью на нормальных клетках. Далее, как и в предыдущем случае, осуществляется привязка этих белков или их фрагментов к цитостатикам. Нам удалось добиться очень хороших результатов по этой "схеме доставки" на экспериментах с животными, но, увы, до клинических испытаний с пациентами-людьми нас никто не допускает. Онкология как в России, так и, в определенной степени, за рубежом - очень специфическая отрасль медицины, со своими устоявшимися внутрикорпоративными законами и очень жестким консервативным подходом к любым инновационным процессам. Таким образом, разрабатываемых вариантов направленной доставки довольно много, но пока их эффективность весьма далека от желаемой.