Управляемая гибель клеток: от исследований — к практике
Управляемая гибель клеток: от исследований — к практике
Первые шаги в этом направлении уже сделаны. О некоторых из них рассказал лауреат Государственной премии СССР, руководитель лаборатории исследования механизмов апоптоза факультета фундаментальной медицины МГУ имени М. В. Ломоносова (Москва) и руководитель лаборатории Каролинского института (Стокгольм), профессор, доктор биологических наук Борис Животовский.
Избежать неконтролируемого деления
Татьяна Минина, «ЛекОбоз»:— Борис Давидович, сейчас часто приходится слышать такое словосочетание, как «регенеративная медицина». Что это за область и насколько она доступна?
Борис Животовский: — Регенеративная медицина — это и фундаментальная, и прикладная дисциплина. Основная её задача — регенерация любых органов или тканей человека. Абсолютно потрясающая задача для современной медицины! Пока что в основном на уровне исследований, конечно. Уже есть достижения в области кардиологии, например, как помочь сердечной мышце регенерироваться после инфаркта. Восстановление хрящей, позвоночника да вообще любого повреждения в организме — задача для стволовых клеток. Но нужны исследования, фундаментальные знания об их функциях, о том, как их можно программировать и перепрограммировать.
— Насколько мы знаем, главная особенность стволовых клеток — то, что они могут делиться неограниченное количество раз, в отличие от всех остальных. В этом и состоит главная проблема?
— Да, сейчас исследователи как раз и бьются, чтобы избежать неконтролируемого деления этих клеток, чётко направить их в то русло, куда это нужно. Это принципиально важно, потому что неконтролируемое деление свойственно ещё одному виду клеток — раковым. Пока что при применении стволовых клеток высок риск развития онкологии. Поэтому так важно научиться управлять механизмом естественной гибели клеток. Тогда, говоря простым языком, мы сможем «включать» и «выключать» процесс замещения ткани или органа.
Запрограммировано самой природой
— «Механизм гибели клеток» звучит пугающе. Что это такое и опасно ли это?
— Это совершенно естественный процесс. Мать-природа предусмотрела, что рано или поздно в клетке запускается процесс самоуничтожения в результате реализации генетической программы. Обратите внимание: не организм в целом, не орган самоуничтожается, а клетка! Например, если вы посмотрите на снимки эмбрионов млекопитающих, в том числе человека, то у него нет отдельных пальцев, они соединены перепонками. Чтобы сформировались полноценные пальцы, должны погибнуть клетки этой перепонки. Так называемая «программируемая гибель клеток» известна уже более ста лет, но до 70‑х годов прошлого века учёные её не особенно изучали. Сейчас же на эту тему настоящий бум: еженедельно появляется более 500 публикаций по ней! Мы понимаем: если мы сумеем управлять апоптозом и другими видами гибели, то сможем победить, например, рак. Заставим раковые клетки уничтожить самих себя или научим соседние их уничтожать.
— Итак, в организме идёт постоянный процесс: клетки делятся, выполняют свою работу, затем гибнут, на смену им уже готовятся новые. Если баланс нарушается, чем это грозит?
— Есть масса заболеваний, которые возникают из-за того, что гибель клеток повышена. Например, причина болезней Альцгеймера, Паркинсона, Хантингтона — избыточная гибель специфических клеток мозга. Некоторые гематологические, иммунные, инфекционные заболевания и болезни обмена веществ также связаны с увеличенной гибелью тех или иных клеток. Если же гибель клеток недостаточна, другая проблема: выживают повреждённые, дефектные клетки, которые в норме должны быть уничтожены. Это ведёт к развитию опухолей, аутоиммунных заболеваний. И опять-таки заболеваниям крови, обмена веществ, вирусным, про онкологические мы уже упомянули. Сложность в том, что белки, регулирующие гибель клеток, выполняют в организме и другие нормальные функции. То есть мы не можем их просто добавлять или убирать, как детали конструктора, не повредив здоровые клетки. Созданная природой регуляция клеточной смерти — очень сложный механизм.
Результаты уже есть
— Очевидно, что пока управление гибели клеток — научная задача. Наверное, до практического применения в медицине ещё далеко?
— Сейчас мы стараемся детально разобраться в сигнальных путях, которые запускают процесс гибели клетки. Я вхожу в международный Номенклатурный комитет по исследованию гибели клеток, на сегодня мы выделяем 4 типичных вида клеточной смерти и 8 атипичных. Что касается практических результатов, то они на самом деле уже есть. Так, несколько лет назад я руководил проектом, в котором участвовали учёные из 12 стран, финансировал проект Евросоюз. Исследовали сигнальные пути, ведущие к различным путям гибели клеток при ВИЧ-инфекции и раке. Дело в том, что при СПИДе гибель клеток избыточна, при раке соответственно недостаточна. В результате мы получили более точные диагностические тесты и разработали подходы к новым методам терапии.
Другой пример: мы знаем один клеточный фермент, работа которого может привести к ишемии печени и миокарда. 10 лет фармацевтические компании вкладывали деньги в разработку препарата, блокирующего этот фермент в клетках. Но оказалось, если полностью выключить работу данного фермента, начинается гибель клеток печени по другому типу! В итоге применяют эти препараты только в экстренных ситуациях — например, при остром циррозе печени. Ещё пример: разработка химического соединения, которое может работать, несмотря на мутацию в конкретном гене, и выключает функцию других белков, которые предохраняют эту клетку от естественной гибели. Такой подход может помочь справиться с лейкемией и лимфомой. Один из препаратов был недавно одобрен, а несколько других пока проходят клинические испытания.
— Насколько долог путь от идеи до разрешённого применения лекарства?
— Обычно это занимает примерно 10 лет и обходится в несколько сотен миллионов долларов. Зато потом чем больше всё это производится и применяется, тем дешевле становится для конечного пользователя. Возьмите геном человека: первая его расшифровка заняла много лет и стоила миллиарды, а сейчас его уже можно заказать за сумму менее чем 10 000 долларов.
Published at Wed, 31 Jan 2018 21:19:00 +0000
