«Во что вы вложили бы деньги, если бы собралась инвестировать? Может стоит вкладываться не в криптовалюты, а в лекарства от рака?»
Мы уже писали о том, как гены люциферазы пытаются встроить в геном растений и создать светящиеся растения, как в фильме «Аватар». В этой статье мы расскажем о возможности применения люциферазы и других инновационных технологиях, применяемых в диагностике и лечении онкологии.
1. Люминисценция. Метастазы рака заставляют светиться. Фотодинамическая терапия
Итак, ученые уже много лет проводят эксперименты не только над растениями. Свойства люциферазы и других генов, белков, ферментов или веществ (например, 5 - аминолевулиновой кислоты), способных давать люминисценцию активно исследуются для выявления новых методов диагностики и лечения рака уже более десяти лет.
Чем полезен «светящийся» рак:
- Флуоресцентные нанозонды. Сегодня большинство операций по удалению опухолей и метастазов очень травматичны, т.к. не всегда можно визуализировать, где заканчивается опухоль и начинается здоровая ткань. В 2017 году профессор химии Хайинь Лю (Haiying Liu) из Мичиганского технологического университета (Michigan Technological University) нашел способ заставить клетки светиться так, что рак в буквальном смысле стало видно. Благодаря антителам, которые крепятся только к раковым клеткам, злокачественные опухоли светятся в около-инфракрасном диапазоне — другие ткани светятся зеленым или синим цветом. Этот же метод может позволить хирургу убедиться, что все клетки опухоли действительно удалены и не был пропущен ни один метастаз.
Помимо диагностики и лечения онкологии, разрабатываемые нанозонды могут применяться для диагностики других инфекционных, воспалительных, иммунных заболеваний и для адресной доставки лекарственных препаратов. Например, если вы заболели, вы принимаете антибиотики, которые накапливаются в тканях всего организма, убивая в том числе и полезные бактерии, негативно влияя на печень и другие внутренние органы. При помощи новых технологий лекарство будет доставляться только в участок инфекции или воспаления. Не влияя на здоровые ткани и органы. Российские и корейские ученые в Национальном исследовательском ядерном университете МИФИ совместно с Пхоханским университетом науки и технологии уже работают в этом направлении.
- Фотодинамическая терапия опухолей. Методика биолюминесцентного разрушения клеток рака, находящаяся в экспериментальной фазе. Она заключается в трансформации опухолевых клеток, так что они получают как фотосенсибилизирующий ген, так и «светящийся» ген люциферазы. Фотосенсибилизация реагирует на люминесценцию таким образом, ученые пытаются заставить раковые клетки совершить что-то вроде самоубийства.
В 2012 году нижегородские ученые запатентовали метод. Этот метод опробован на мышах. Возможно, этот метод получит широкое применение через несколько лет. Патент на этот метод был получен в 2012 году, а как показывает мировая практика, от разработки до внедрения метода в применение проходит около 10 лет. Исследования и диагностика. Здесь можно прочитать подробнее и посмотреть фотогорафии примеров использования люциферазы для визуализации раковых опухолей до и после облучения на лабораторных мышах (исследование белка и получение патента) http://www.niipfm.nizhgma.ru/bioimidjing/uspeh/
- Подсветка раковых клеток при помощи вирусов-мутантов. Эндрю Браун и его команда создали генетически модифицированный вирус герпеса, который заражает только клетки опухоли. Этот вирус окружен клетками люциферазы, которая позволяет зараженной опухоли светится. Если метод докажет свою эффективность вирусы повсеместно будут применяться для визуализации опухоли вместо томографов.
2. Генная терапия и вирусы
Иммунитет человека может бороться с онкологией сам. Но почему же этого не происходит? Дело в том, что рак, маскируется под нормальные, здоровые клетки человека, поэтому иммунитет его не распознает. Например, у раковых клеток больных лейкемией на поверхности есть белок CD19, который маскирует злокачественные клетки под нормальные, и они остаются незамеченными для иммунитета человека. Ученые нашли способ добавить к лимфоцитам больных гены рецепторы CD19 и вернут измененные клетки в организм больных лейкемией при помощи обезвреженных ретровирусов, обладающих способностью встраиваться в ДНК человека. Потерявшие маскировку раковые клетки были атакованы модифицированными лимфоцитами. 90% испытуемых, больных тяжелой формой лейкемии пошли на поправку.
Лекарства для генной терапии в России тоже были придуманы. Например, препараты АнтионкоРАН-М и АнтионкоРАН-F, добавляют 2 гена: один убивает злокачественные клетки, а другой стимулирует иммунитет. На продолжение исследований нужно порядка 150 млн. рублей. Исполнительный директор компании-разработчика «Генная химия» Максим Кокшаров в интервью призывает вкладываться не в биткоин, а в лекарство от рака.
Активно изучаются возможности использования вирусов для генной терапии:
|
Вирус кори |
не вызывает защитного ответа в раковых клетках |
|
Вирус герпеса |
способен переносить длинные последовательности «встроенных» генов |
|
Лентивирус (производный от ВИЧ) |
может «встроить» гены в неделящиеся клетки |
|
Ретровирус |
встраивается в чужой геном и обеспечивает стабильность изменений |
3. Технология CRISPR/Cas9 учимся у бактерий
Эта технология лечения рака была «подсмотрена» учеными у бактерий. Бактерии содержат в своем ДНК информацию о всех вирусах, с которыми пришлось сталкиваться ей и ее предкам. Кодирование информации о вирусах ученые назвали CRISPR. Если бактерии «встречается» вирус с геномом из ее базы данных, она убивает его при помощи белка Cas9.
Сейчас ученые экспериментируют с попытками записать при помощи CRISPR информацию о генах опухоли, а потом удалить их при помощи Cas9.
4. Высокоточная лучевая терапия: гамма-нож и кибер-нож.
Обычная химиотерапия разрушает и поврежденные и здоровые клетки — и в этом ее минус. Но ученые разработали новый вид лучевой терапии — протонная терапия. Протоны разгоняют в протонном ускорителе и направляют излучение точно на опухоль. Протоны разрушают раковые клетки, окружающие их здоровые ткани остаются не повреждены. Таким образом удаляют труднодоступные опухоли головного и спинного мозга.
Технологии высокоточной лучевой терапии были разработаны еще в 1960 годах в Швеции. Излучение удалось направить в одну точку — изобретение получило название гамма-нож. Позже Джон Адлер на основе гамма-ножа создал кибер-нож. Кибер-нож при помощи компьютерной системы направляет излучение с микроскопической точностью. При помощи высокоточной лучевой терапии уже удаляют небольшие образования, которые располагаются в труднодоступных местах.
5. Таргетная терапия.
Как мы уже писали — все злокачественные опухоли разные и имеют свои особенности. Таргетная терапия позволяет учитывать эти особенности и использовать точечные методы в борьбе с онкологией. Например, ученые обнаружили, что некоторые опухоли молочных желез используют эстрогены для своего роста. Они ввели антигормональный препарат, присоединив его к рецепторам на поверхности опухоли, и он начал уничтожать ее.
Еще один белок-обманщик. Маскирующий раковую опухоль от иммунной системы человека — белок PD-L1 . В 2016 году в России зарегистрировали препарат пембролизумаб (Кейтруда), подавляющий этот белок и позволяющий иммунной системе человека бороться с меланомой, раком легких и некоторыми другими видами рака.
Лекарство от рака найдено?
«Как же так?» — подумаете вы. «Получается лекарство от рака уже найдено?».
К сожалению, это не совсем так. Как мы уже писали выше, видов рака много.
Например, рак крови — это и лейкемия, и гематосаркома, и лимфома, и ангиома, хронический миелолейкоз, острый лимфобластозный лейкоз, острый монобластозный лейкоз… Пока ученым удается бороться только с некоторыми видами рака.
Ни один из найденных на сегодняшний день способов точечной борьбы с онкологией не дает 100% результат.
Универсальное лекарство от всех видов рака не найдено.
Но есть лекарства от некоторых его видов, применение которых показывает высокие проценты вероятности наступления ремиссии: Лейкеран, Гливек, Ниволумаб, Герцептин, Афатиниб, Тамоксифен, Фторафур… Все лекарства и методы действуют целенаправленно, например «Гливек» позволяет лечить хронический миелолейкоз, который раньше был смертельным диагнозом.
Поиск новых лекарств от рака постоянно ведется. Терапия, направленная на борьбу с раком при помощи стимуляции иммунитета человека, считается одним из самых перспективных направлений. Такое лечение стоит более 100 тысяч долларов в год.
Новые способы борьбы с раком уже разработаны, но они не так широко известны. Не только пациентам, но и врачам.
Многие способы лечения еще не до конца исследованы.
Генные методы борьбы с раком – опасны?
Любые манипуляции с генами — это определенный риск, т.к. в будущем может привести к неконтролируемым генетическим мутациям. Изменение генов человека, наряду с клонированием полностью или частично ограничивается во многих странах законодательством. Ученые в процессе разработки методов генной терапии следят за тем, чтобы измененные гены не были переданы по наследству.
3 генных препарата для лечения рака, которые уже существуют
В августе 2017 журнал Forbes заявил о новой эпохе в мировой клинической практике. Была опубликована статья о первой законодательно одобренной генной терапии для лечения рака при помощи генно –модицифированных лимфоцитов CAR-T. Терапия получила название Kymriah (Кимрия). Процент ремиссии при данном виде лечения составляет 83%. CAR-T, однако, также имеет серьезные и потенциально смертельные побочные эффекты, «цитокиновый шторм», анемия, временные нарушения работы мозга, включая летальные случаи. Разработчик метода компания Novartis установила цену за единовременное лечение на уровне 475 000 долларов США.
В октябре 2017 года тот же журнал объявил о том, что генная терапия поставлена на поток и сообщил об одобрении второго препарата Yescarta (Йескарта) от корпорации Gilead Science. Курса лечения Yescarta стоит $350 000, что дешевле средства Kymriah от Novartis. Препарат предназначен для лечения B-клеточной лимфомы при помощ все той же технологии -.
В этот список стоит добавить препарат генной терапии Keytruda (Пембролизумаб) одобренный FDA в сентябре 2017 года. Разработанный транснациональной компанией Merck Sharp & Dohme. Этот препарат применяется для лечения онкологии в Израиле с 2014 года. В ноябре 2016 года пембролизумаб был впервые зарегистрирован в России.
Подробнее о том какие еще препараты находятся в стадии разработок и исследований можно прочитать тут: https://mosmedpreparaty.ru/news/5178
Над чем еще работают ученые
Над генными методами борьбы с онкологией работают ученые исследовательского института при клинике Хадасса (Израиль). Специалисты клиники Самсунг (Южная Корея).
Над созданием безвредных вирусов-носителей генетического материала работают ученые клиники Шарите (Германия).
В США на развитие методов генной терапии планируют потратить $190 млн в течение 6 лет.
Австралия. Университет Ньюкасла и исследователи Hunter Medical Research Institute создали «Виртуальный Биобанк» — первую в мире платформу, на которой размещаются 3D-копии человеческих раковых тканей. Когда образцы тканей оцифрованы, это означает, что все доступно для исследователей, когда им это нужно, где бы они ни находились.
«В настоящее время требуется много месяцев, прежде чем исследователи смогут получить образцы тканей из физического биобанка и провести с ним расследования», — объясняют главные исследователи д-р Джейми Флинн, д-р Антони Мартин и д-р Уильям Палмер.
Не только это, но как только исследователь выполнил свое исследование, этот образец обычно не может быть использован снова.
Виртуальный Biobank меняет все это.
«Каждый образец цифрового рака в виртуальном биобанке состоит из изображений микроскопии высокого разрешения как в 2D, так и в 3D, а также содержит важную клиническую и молекулярную информацию, которая обеспечит основу для виртуальных исследований рака», - рассказали нам доктора Флинн и Палмер.
«Мы взяли крошечный образец из биопсии опухоли, хранящейся в Biobank Hunter Cancer Biobank, и превратили их в виртуальную копию, что позволило кому угодно во всем мире подключиться к Интернету для проведения исследований со своих компьютеров или просто запросить доступ к физическому образцу, который они необходимость».
Д-р Флинн и Палмер говорят, что этот процесс означает, что физический образец остается нетронутым, и трехмерная цифровая копия с клинической и экспериментальной информацией хранится в Интернете для будущего использования.
«Это особенно важно для редких видов рака, которые трудно изучать из-за ограниченного числа образцов».
Аризона. США. Ученые из Университета штата Аризона работали в сотрудничестве с исследователями из Национального центра нанонауки и технологий для создания роботов и заявили о новой универсальной технологии.
Хао Янь, директор Центра молекулярного дизайна и биомиметики Института биодизайна АГУ, профессор Милтон Глик в Школе молекулярных наук сказал: «Мы разработали первую полностью автономную роботизированную систему ДНК для очень точной разработки лекарств и целенаправленной терапии рака».
«Кроме того, эта технология является стратегией, которая может быть использована для многих видов рака, поскольку все твердые кровеносные сосуды, питающиеся опухолью, практически одинаковы».
Канада. Tieos Pharmaceuticals, биотехнологическая компания, расположенная в Монктоне и Торонто, использует совершенно новый подход к поиску лекарств от рака.
В течение многих поколений научные и медицинские сообщества атаковали рак с пониманием того, что опухоли создаются генетическими мутациями. Но Tieos ставит под сомнение этот принцип, говоря, что раковые опухоли происходят от метаболических причин, а не от генетических мутаций.
«Если вы хотите вылечить болезнь, вы должны знать причину этого», — сказал соучредитель и генеральный директор Tieos Арун Ананд. «Мы пересматриваем будущее терапии рака».
Ананд отмечает, что раковые клетки отличаются от других клеток тем, что они не используют кислород для создания большей части своей энергии. Вместо этого они используют глюкозу, глутамин, лактат и другие аминокислоты с диспропорциональной скоростью по сравнению с нормальными клетками.
Tieos стремится использовать эти уникальные метаболические изменения в раковых клетках, придумывая группы средств защиты, которые могут заставить голодать раковые клетки без топлива, необходимого им для производства энергии.
Tieos сотрудничает с Cyclica, компанией Toronto, которая применяет искусственный интеллект для медицинских исследований, чтобы помочь в создании новых классов лекарств. Обе компании используют алгоритмы искусственного интеллекта и вычислительную биологию для создания «полифармакологических соединений», которые являются препаратами, которые действуют на онкологию сразу на несколькими путями. Tieos стремится одновременно атаковать опухоли рака различными способами, используя возможности искусственного интеллекта для минимизации лекарственной устойчивости и побочных действий.
«Мы делаем то, на что способна только горстка компаний в мире», — говорит Риши Ананд, старший вице-президент и глава отдела операций. «Наука о раковом метаболизме существует около 100 лет, но только недавно мы начинаем видеть перспективы в практическом применении».
«Мы считаем, что подход Tieos к лечению очень важен для разработки нового и потенциально эффективного способа борьбы с раком», — сказал генеральный директор Emergence Мартин Юйль в электронном письме.
В настоящее время команда Tieos состоит из пяти человек и включает главного научного сотрудника Andrew Roberts из Монктона.
Команда нацелена на производство фармакологических препаратов, которые могут быть нацелены на целый ряд разных видов рака, но изначально ее внимание сосредоточено на раке почек. Это рак находится в десятке самых опасных видов рака с низким процентом выживаемости заболевших.
Tieos сейчас находится на доклинических стадиях испытаний и изучает реакцию пяти кандидатов на препарат. Ожидается, что в марте будут представлены результаты ислледований.
На данный момент учредители вложили в проект 250 000 долларов собственных денег. Арун Ананд сказал, что компания надеется привлечь внешние инвестиции, как только она завершит сбор исходных данных. Для первого этапа вероятно понадобиться около 2 миллионов долларов.
Закончить эту довольно длинную статью хочется не кратким списком выводов, а фразой, которая звучала в самом начале:
«Может стоит вкладываться не в криптовалюты, а в лекарства от рака?»
Если у вас есть вопросы — вы можете задать их по телефону:
8 800 100-01-91 — Всероссийская круглосуточная бесплатная горячая линия для онкологических больных и их родственников.
Автор: Мадина Култаева Бюро переводов «СВАН»
01.03.2018
Выражаю благодарность проекту О.П.О.Р. А. — поддержка онкобольных. http://opora-onco.ru
Источники:
- http://thechronicleherald.ca/business/1545771-entrevestor-firm-taking-innovative-new-approach-to-cancer-therapy
- https://www.gizmodo.com.au/2018/02/if-anyone-can-cure-cancer-its-australian-scientists/
- http://fakty.ua/258404-gennaya-terapiya-nou-hau-v-lechenii-raka-i-nasledstvennyh-zabolevanij
- https://www.znak.com/2018-02-14/razrabotchiki_unikalnogo_rossiyskogo_onkopreparata_ichut_dengi_na_klinicheskie_ispytaniya
- http://fakty.ua/258404-gennaya-terapiya-nou-hau-v-lechenii-raka-i-nasledstvennyh-zabolevanij
- http://www.findpatent.ru/patent/251/2519936.html
- http://www.aif.ru/health/life/nizhegorodskie_uchenye_nashli_novyy_sposob_lecheniya_raka
- http://www.forbes.ru/tehnologii/351689-gennaya-terapiya-na-potok-uzhe-vtoroy-preparat-ot-raka-odobren-v-ssha
- http://www.forbes.ru/tehnologii/349765-klinicheskiy-sluchay-vpervye-odobrena-gennaya-terapiya-dlya-lecheniya-raka
- http://www.amic.ru/interview/406492/
- http://swan-swan.ru/articles/medicina/lecheniye-raka/
