-0.97%
59.04
-0.27%
63.8719
+0.15%
71.3522
+0.42%
1.1171
-0.14%
1490.23

Ключ от клетки: как открытие нобелевских лауреатов используют в борьбе с раком и анемией

8 октября, 13:10
27
Трое ученых из США и Великобритании выяснили, как живая клетка чувствует присутствие в среде кислорода, и открыли путь к разработке перспективных лекарств от рака и других заболеваний
Исследователи, удостоившиеся в этом году Нобелевской премии по физиологии и медицине, решили немаловажную научную проблему: по кирпичику разобрали механизм, с помощью которого клетки нашего организма узнают о наличии в среде доступного кислорода и приспосабливают свою жизнедеятельность к его концентрации.
Способность реагировать на изменения внешней среды — ключевое свойство живой материи, и вся совокупность таких реакций (например, на температуру, кислотность, наличие питательных веществ или особых регуляторных молекул) составляет, по существу, физиологию организма. Для современной биосферы важнейший фактор среды — избыток или недостаток кислорода, который используется подавляющим большинством живых существ для получения энергии. Кислород — вещество с очень высокой химической активностью, и чтобы точно реагировать на изменения его концентрации, клетка нуждается в тонких механизмах настройки. Именно эти механизмы исследовали нобелевские лауреаты этого года — Уильям Кейлин и Грег Семенца из США, а также сэр Питер Ратклифф из британского Оксфорда.
Эти исследования начались в конце 1980-х, хотя уже с начала ХХ века было известно о функциях гормона эритропоэтина: в ответ на гипоксию повышается его концентрация в крови, что заставляет организм усиленно производить эритроциты (красные клетки крови). Грег Семенца попытался прояснить самую первую стадию процесса, а именно, как недостаток кислорода запускает производство эритропоэтина. Этой проблемой занимался параллельно и британец Питер Ратклифф. Почти одновременно ученые установили удивительный факт: загадочный механизм действует не только в клетках почек, которые производят эритропоэтин, — он практически универсален для всех клеток организма.
Вскоре Семенца обнаружил белок, который способен запускать или выключать разные гены в зависимости от присутствия кислорода. Этот белок получил название HIF («фактор, индуцируемый гипоксией»). Механизм его действия оказался довольно прост: в присутствии кислорода белок нестабилен, а когда кислорода становится меньше, HIF накапливается и начинает серьезно влиять на физиологию клетки. HIF — своего рода универсальный выключатель, который в ответ на гипоксию включает в каждой клетке именно тот букет разных генов, который необходим для нормальной работы тканей и органов.
Однако оставался невыясненным вопрос, чем именно вызвана нестабильность HIF в присутствии кислорода. Решение проблемы нашел Уильям Кейлин — исследователь-онколог, занимавшийся редким наследственным заболеванием, синдромом Гиппеля-Линдау, или цереброретинальным ангиоматозом. Кейлин обнаружил ген VHL, поломка которого и вызывает это заболевание. Оказалось, что нарушение работы этого гена производит на клетку почти такое же действие, как и недостаток кислорода. В результате последующих экспериментов было показано, что продукт гена VHL — часть механизма, отправляющего «в утиль» излишки HIF, когда концентрация кислорода повышается. О том, как именно работает этот механизм, Ратклифф и Кейлин сообщили в своих статьях, вышедших в 2001 году в журнале Science и напечатанных подряд друг за другом. Именно этот последний фрагмент мозаики и открыл возможности для использования механизма в медицине и фармакологии: речь идет о поиске химических веществ, стимулирующих или подавляющих избавление клетки от HIF.
Нобелевской премии ученым пришлось ждать еще 18 лет, однако в этом году их достижения были наконец отмечены Нобелевским комитетом.
Механизм, описанный исследователями, работает в самых разных клетках и тканях человеческого организма, и его понимание может оказаться важным для решения широкого круга медицинских задач. Реакция клетки на кислород — часть механизма роста мышц при тренировках, регенерации кровеносных сосудов, контроля за численностью эритроцитов. Кроме того, это важнейший фактор, влияющий на рост раковых опухолей: именно прорастание в раковой опухоли кровеносных сосудов, снабжающих ее питанием, представляет собой один из ключевых этапов развития заболевания. Вещества, способные воздействовать на этот механизм — стимулировать его при одних заболеваниях или подавлять при других, — разрабатывались и разрабатываются во многих биомедицинских лабораториях и фармакологических компаниях.
Комментирует Антон Гопка, основатель венчурного фонда ATEM Capital и декан Факультета технологического менеджмента и инноваций ИТМО: ««Очень рад, что научное достижение нынешних нобелиатов получило высшее научное признание. Должен, однако, сказать, что для профессионального венчурного инвестора в секторе Life Sciences факт присуждения Нобелевской премии за то или иное научное направление мало что меняет в практическом аспекте: механизм, который объяснили Кейли, Ратклифф и Семенца, известен уже почти два десятилетия, и за это время было предпринято немало попыток использовать эти результаты в фармакологии. В целом известно множество громких провалов разработок на поздних фазах, особенно в онкологии, основанных на описанном механизме, однако такие исследования продолжаются, и предсказать их потенциал невозможно».
В течение этого года стало известно об успехе клинических испытаний нескольких препаратов этой группы, в том числе «роксадустата», дающего хорошие результаты при анемии вследствие хронической почечной недостаточности. Препарат, разработанный AstraZeneca и FibroGen, уже одобрен для применения в КНР. Его аналог, препарат «вададустат» от компании Akebia Therapeutics также показал свою эффективность. GlaxoSmithKline подала заявку на схожий препарат «дапродустат» в Японии. С другой стороны, попытки использовать HIF-опосредованный механизм для разработки онкологических препаратов были скорее разочаровывающими. Так, в 2016 году громкой неудачей закончились испытания препарата, разработанного компанией Threshhold Pharmaceuticals, в результате чего компания потеряла более трети капитализации и была вынуждена уволить 2/3 сотрудников.
Наверх