Российские ученые настраивают вирусы на уничтожение раковых клеток

Создается система, выявляющая для каждой конкретной опухоли наиболее смертоносный вирус

Лаборатория под руководством Петра Чумакова (второй слева во втором ряду. Фото с сайта ibppm.ru

Способы лечения онкологических заболеваний всё время совершенствуются. На беспорядочно делящиеся клетки предлагают воздействовать различными способами – от химических веществ до радиационного облучения. Тем не менее, болезнь побороть удаётся далеко не всегда, а в тяжёлых случаях, когда рак распространил метастазы на несколько органов, болезнь и вовсе считается неизлечимой. Поэтому учёные и медики всего мира «соревнуются» в разработке новых продвинутых методов борьбы с раком, преимущественно биологических.

Российские учёные из Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта (ИМБ РАН), вооружившись принципом «подобное лечится подобным» работают в области «самого биологического» решения проблемы. Их проекты поддержаны ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2014–2020 годы».

Организм внутри организма

Исследовательская группа под руководством заведующего лабораторией пролиферации клеток, доктора биологических наук Петра Чумакова задалась целью ответить на вопрос: какие у раковой клетки есть уязвимые места – принципиально отличные от таковых у здоровой клетки?

«Химиотерапия – серьёзное испытание для больного, поскольку в организме и многие нормальные клетки делятся быстро, например, в кроветворных органах или в выстилке кишечника, – объясняет Пётр Чумаков. – Такое лечение сопровождается нежелательными побочными эффектами: выпадением волос, кишечными расстройствами, ослаблением иммунитета».

По мнению учёных, сейчас выявлено достаточно много своеобразных «мишеней» в раковых клетках, по которым можно бить. Но клетки опухолей приобретают устойчивость к фармакологическим средствам, а само средство в организме человека изменить свои свойства не может.

«Раковая клетка обслуживает сама себя. Она – это отдельный организм, скажем так», – уточнил заведующий лабораторией пролиферации клеток ИМБ РАН. Следовательно, надо найти такие подходы, которые уничтожат именно этот организм, развивающийся по своим законам, адаптирующийся к изменяющимся условиям.

Если мы говорим об изменчивости «мишени», логично предположить, что и оружие, используемое в борьбе с ней, тоже должно иметь возможность подстраиваться под меняющуюся раковую клетку.

Естественные убийцы клеток

Придя к такому выводу, учёные задались вопросом, что в природе обладает такими свойствами? Ответ достаточно очевиден: вирусы. В последние 20 лет это направление развивается по всему миру, и российские исследователи активно участвуют в разработках.
«Вирусы – это естественные убийцы клеток. Кроме того, ещё более ста лет назад было обнаружено, что вирус обладает замечательным свойством – он гораздо лучше размножается на раковых клетках, чем на нормальных», – сказал Чумаков.

Вирусы изменяются гораздо быстрее, чем раковая клетка, и поэтому могут подстраиваться под изменения опухоли у пациента и «добивать» мутировавшие клетки. Более того, вирусы обладают мощным иммуностимулирующим эффектом, в результате чего даже если они «пропустили» некоторые патогенные клетки, уже сама иммунная система организма способна с ними справиться.

И если раньше использование вирусов было невозможно, так как они вызывали не менее опасные болезни, чем рак, то сегодня наука уже знает достаточно о природе вируса и его строении, чтобы изменять его геном, убирая патогенные для человека свойства.

Но сегодня остаётся нерешённой более сложная проблема. Рак – это лишь общее название, а на самом деле каждый случай индивидуален. «Если вы рассмотрите раковые клетки на молекулярно-генетическом уровне, то увидите, что они все очень разные. Проблема одна – поломка генов, но они поломаны в разном сочетании», – пояснил Чумаков. При этом со временем раковые клетки эволюционирует в организме, постоянно накапливают всё новые и новые повреждения, которые делают их более конкурентоспособными.

В результате вследствие лечения определённым вирусом 12–15% пациентов очень хорошо реагируют и излечиваются, а у остальных эффекта нет. По результатам клинических испытаний выясняется, что этот способ ничем не лучше химиотерапии.

Поэтому для лечения вирусами необходимо до мельчайших подробностей «познакомиться» с опухолью пациента. И только после этого, пользуясь мощным арсеналом существующих вирусов, можно будет выбрать для данного пациента оптимальное именно для него – персонализированное – лечение.

База данных

Учёные из ИМБ РАН разрабатывают аналитическую систему, которая автоматически проводила бы анализ раковой клетки конкретного пациента и подбирала оптимальный набор вирусов для её уничтожения.

Первая задача – это выявление ряда генных маркёров, связанных с чувствительностью раковых клеток к тому или иному классу вирусов. Для этого исследователи используют методы биоинформатики. Для патогенной клетки пациента определяется структура цепочек РНК, что даёт представление о том, какие гены активны, а какие «спят».

Получив такой «генный профиль», учёные сопоставляют эту информацию с данными, полученными в лабораториях, в отношении чувствительности гена к тому или иному вирусу. И, наконец, с помощью довольно сложных методов биоинформатики выделяются соответствующие маркёры.

Следующий шаг в исследовании – разработка на основе выявленных маркёров простых тестов для быстрой идентификации чувствительности к тому или иному варианту онкологического вируса.

«Суть проекта в том, что мы стараемся предсказать чувствительность опухоли конкретного пациента к арсеналу современных, наукоёмких противораковых средств, которые до сих пор не могут себе пробить дорогу в практику, – сказал Чумаков. – Метод лечения с помощью модифицированных вирусов помогает сдвигать равновесие, которое обычно у больных сдвинуто в сторону болезни, в сторону здоровья. И мы стараемся дать врачам инструмент, позволяющий подбирать лекарство под конкретного пациента, осуществлять персонифицированный подход».

Начать с нужного конца

По уже полученным данным исследователи создают систему тестов, которую смогут использовать практикующие медики. А аналитическая система будет использоваться в научно-исследовательских и клинических лабораториях как инструмент для практического выявления важных маркёров у реальных пациентов.

Для ведения этого комплекса работ необходимо наладить связи с онкологическими клиниками – ведь учёным нужны живые раковые клетки. На данном этапе сотрудникам ИМБ РАН удалось установить контакты с двумя крупными учреждениями: Московским научно-исследовательским онкологическим институтом им. П.А. Герцена и НИИ нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко, откуда они получают операционный материал.

Уже отработаны методы получения живых органных культур. Исследователи измельчают опухоли и помещают их в специальную среду, которая поддерживает образцы в жизнеспособном состоянии достаточно долгое время, чтобы определить их чувствительность к вирусам.

Для считывания «генного профиля» используется секвенатор, позволяющий проводить высокопроизводительный анализ последовательностей всех РНК клетки. Этот прибор был приобретён в рамках мегагранта первой волны под руководством Алексея Кондрашова (МГУ им М.В. Ломоносова), и учёные из ИМБ РАН сотрудничают со своими коллегами из этого научного центра. «Мы там получаем первые осмысленные результаты, которые подсказывают нам, какие онколитические вирусы могут оказаться эффективными против опухоли конкретного пациента», – пояснил Чумаков.

Параллельно создана большая база данных различных вирусов, полученных из отечественных и зарубежных коллекций. И отлажены средства для определения чувствительности опухолевых клеток к вирусам.

Но для того чтобы разработать продукт (тест, программу), который можно было бы применять на практике, предстоит ещё очень многое понять о природе как самих вирусов, так и различных генетических сбоях, вызывающих рак. Поэтому учёные не только разрабатывают аналитическую систему, но и развивают фундаментальные основы всего подхода.

Что интересно, у них уже есть результаты анализа для ряда больных, и выбранный подход выглядит весьма многообещающе. Исследователи надеются, что применение персонифицированной стратегии лечения позволит получить впечатляющие результаты в клинических испытаниях, и это приблизит официальное разрешение на использование вирусов в терапии рака.

Автор: Болохова Ксения