Липосома в процессе слияния с клеточной мембраной (компьютерная модель)
Оболочка и система наведения
Первым шагом в деле доставки лекарств точно «по адресу», в больной орган, стало открытие в 1960-х годах липосом. Липосомы состоят из жироподобных веществ — фосфолипидов или других молекул, имеющих гидрофильную «головку» и гидрофобный «хвост». В водном растворе эти молекулы сами собой собираются в двухслойные шарики, как будто занимают круговую оборону. А внутренность шарика заполняет растворенное в воде лекарственное вещество. Для защиты липосом от преждевременного разрушения используют своего рода стелс-технологии: шарики покрывают слоем полиэтиленгликоля — инертного вещества, которое делает микрочастицы невидимыми для иммунной системы. Такие микросферы защищают препарат от ферментов на пути к клетке и не позволяют ему раствориться в крови или межтканевой жидкости. Это особенно важно для токсичных веществ — их общее негативное действие на организм заметно снижается. При контакте с мембраной клетки липосома сливается с ней, высвобождая действующее вещество. Вот только отличить больную клетку от здоровой липосома сама по себе не может.
Чтобы навести микроскопическую бомбу на цель, к ее поверхности прикрепляют специальные белки, называемые антителами, которые система иммунитета использует для опознавания «чужаков». Наткнувшись на молекулу антигена (например, белок оболочки вируса), антитело меняет свою форму — для клеток иммунной системы это означает «вызываю огонь на себя». По специфическим, не характерным для здоровых клеток белкам антитела распознают и «свои» клетки, ставшие опасными для организма, — зараженные вирусами, мутировавшие или злокачественные. Их в организме, по разным оценкам, ежедневно образуется от нескольких десятков тысяч до миллионов, а в опухоль они развиваются тогда, когда иммунная система не справляется с их уничтожением.
К сожалению, единого лекарства «от рака» нет и, скорее всего, не будет: рак — это сотни разных болезней, при которых начинают бесконтрольно делиться клетки десятков разных тканей из-за нарушений в сотнях уже известных и тысячах пока неизвестных генов. Однако найдены уже десятки белков-маркеров, характерных для определенных видов опухолей. Антитела к ним — даже без дополнительного вооружения — могут сработать как микроскопические волшебные пули. Облепив со всех сторон бактерию, вирус или больную клетку, антитела начинают мешать последним. Но еще важнее, что к антителам прикрепляются проплывающие мимо цитотоксические (ядовитые для клеток) Т-лимфоциты, а также Т-лимфоциты-киллеры и фагоциты, они же макрофаги — клетки-«пожиратели», которые захватывают и переваривают возбудителей инфекционных заболеваний и крупные чужеродные молекулы.
Моноклональные антитела прикрепляются строго только к своим мишенямэпитопам и могут доставлять к ним определенные молекулы. На снимке: участок ткани, в котором разные типы клеток окрашены четырьмя видами моноклональных антител, несущих флуоресцентные маркеры разных цветов
Однако по-настоящему серьезным прорывом в медицине и биологии стала технология получения моноклональных антител, которую разработали Георг Кёлер и Сезсар Мильштейн в 1975 году. (За это открытие в 1984 году им была присуждена Нобелевская премия.) Моноклональные антитела подходят только к одному, строго определенному эпитопу конкретного антигена. Например, пометив их флуоресцентными молекулами, можно следить за перемещениями в живом организме клеток определенного типа. Таким образом, они стали незаменимым инструментом для исследователей. Но до наступления эпохи генной инженерии их применение в медицине было экзотикой. Дело в том, что получали моноклональные антитела буквально по микрограмму при помощи специальных химерных клеток гибридом — образованных слиянием клеток опухоли-миеломы, способной к неограниченному росту в питательной среде, и В-лимфоцитов, продуцирующих антитела. Для получения моноклональных антител из культуры гибридом вылавливают отдельные клетки и каждую помещают для размножения в отдельный плоский флакон с питательной средой. Выращенные в результате клоны синтезируют именно такие антитела, которые нужны в каждом конкретном случае.
В современной фармакологии гибридомы применяют только на стадии разработки препарата. А когда один из десятков, а то и сотен вариантов наработанных дедовским способом антител окажется достаточно безопасным и эффективным, их начинают производить клетки обычной опухоли-миеломы. В геном последних встроены выделенные из гибридом гены, необходимые для синтеза нацеленных на врага антител. А в скором будущем этим займутся трансгенные растения и животные. Последние — совсем скоро: американская компания GTC Biotherapeutics заканчивает формальности, необходимые для выхода на рынок человеческого белка антитромбина из молока трансгенных коз.
Первый противораковый препарат на основе моноклональных антител — ритуксимаб — был разрешен в 1997 году для лечения одной из форм рака крови — CD20-положительных В-клеточных лимфом. (CD20 — белок, характерный для злокачественных В-лимфоцитов.) Через год сенсацией для онкологов стали результаты применения трастузумаба у больных раком молочной железы. Сейчас разрешено к применению около 20 препаратов, в название которых входят буквы «маб» — от MAb, monoclonal antibody. И не только в онкологии, но и для предотвращения отторжения трансплантатов, сохранения бета-клеток поджелудочной железы при сахарном диабете I типа, лечения ревматоидного артрита и других воспалительных и аутоиммунных заболеваний. На разных стадиях испытаний на животных и людях сейчас находятся сотни антител.
Во многих препаратах к антителам «подвешивают» ингибиторы, замедляющие рост кровеносных сосудов (без питания опухоль легче добить обычными химиопрепаратами), или атомы радиоактивных изотопов, токсинов, иммуномодуляторов — это на порядки усиливает их смертоносное влияние на раковые клетки. Правда, после операции и последующих химио- или радиотерапии в организме все равно остается какое-то количество недобитых злокачественных клеток. Если повезет, с ними справится иммунная система — особенно если ей помочь.
Лекарства и косметика
Во многих современных таблетках и биологически активных добавках действующие вещества упакованы в липосомы, но пациенты обычно не обращают внимания на такие тонкости: помогает — и слава Богу. А вот о кремах и лосьонах с липосомами слышали, наверное, даже те, кто из всего косметического изобилия пользуется только мылом да одеколоном: от рекламы не спрячешься. Но настоящие, а не телевизионные косметологи очень сомневаются в большей эффективности липосомальной косметики по сравнению с обычной. Ни теоретических обоснований этому нет, ни серьезных экспериментов никто не ставил — тем более что получить разрешение на производство косметики намного легче, чем внедрить новое лекарство. Каким образом липосомы проникают через верхний слой кожи или в волосы от корней до самого кончика, никому не известно. Зато в сознание потребителя они проскальзывают с необычайной легкостью. А за удовольствие оттого, что крем в очередной яркой баночке — не простой, а изготовленный с помощью высоких технологий, доплатить не жалко.
Хорошо обученные клетки
Одной из причин образования опухоли является то, что сложная система иммунитета дает сбой и не реагирует на злокачественные клетки. По той же причине даже немногочисленные такие клетки, выжившие после лечения, могут вызвать рецидив болезни. Но иммунную систему можно обучать — например, так, как это делают ученые из медицинского центра Cedars-Sinai (Лос-Анджелес, Калифорния). Методы воздействия они отрабатывают на мышах, больных глиомой — одной из наиболее распространенных опухолей мозга, очень агрессивной, плохо поддающейся лечению и часто дающей рецидивы. Первый из предложенных ими вариантов иммунотерапии: выделить из крови особые дендритные клетки (в системе иммунитета они играют роль инструкторов: разбирают антигены на части и отдают их на распознавание исполнителям — Ти В-лимфоцитам), выдержать их в питательной среде с белками, полученными из удаленной опухоли, а потом вернуть «обработанные» дендритные клетки в кровоток пациента. Другой способ — с помощью генетически модифицированного вируса ввести в хромосомы все тех же дендритных клеток ген интерлейкина-23, одного из примерно полутора сотен цитокинов — белковых молекул, с помощью которых клетки иммунной системы переговариваются друг с другом. После этого дендритные клетки вводят непосредственно в опухоль, и увеличенная продукция интерлейкина-23 усиливает реакцию иммунной системы на раковые клетки. Такая целевая и долгоиграющая доставка намного эффективнее современных методов иммунотерапии с помощью введения в кровь или опухоль интерлейкинов и других иммуномодуляторов: как любые инородные белки, в организме они очень быстро разлагаются, а обученные или генетически модифицированные клетки синтезируют цитокины всю свою недолгую клеточную жизнь — недели или месяцы, и за это время успевают натренировать новые поколения «инструкторов» и «рейнджеров».
