Посылка на крючке. Нанолекарства находят цель.

– По образованию я химик, но переквалифицировалась в биологи, – рассказывает Анна Сергеевна. – В институте изучала химию катионных липидов и создание на их основе новых агентов для трансфекции. Наверное, поэтому мой руководитель решил, что диплом я должна готовить в ИБХ. Цель своих исследований в лаборатории химии липидов сформулировала бы так: мне нужно было понять, как наносистемы (“посылка”) находят нужную клетку и взаимодействуют с ней. Для начала разберемся, “кто есть, кто”. Адресат в нашем случае – это клетки эндотелия – первого, наружного слоя в структуре внутренних стенок кровеносных сосудов кровотока и им “омываемого”. Меня, в частности, интересовали эндотелиальные клетки, пораженные при онкологических и воспалительных заболеваниях, в том числе хронических. Для них и предназначается посылка – наноконтейнер с лекарствами и нацеливающей молекулой углеводной природы (остатком тетрасахарида сиалил Льюис Х). И если разработать надежный, безотказный способ доставки препаратов к больным клеткам, можно будет лечить целый букет тяжелейших заболеваний. 

– Это уже существующие и пользующиеся спросом противоопухолевые препараты, которые давно применяются в клинике. Их вводят внутривенно, они распространяются по всему организму и, будучи цитостатическими/цитотоксическими агентами (попросту ядами для клеток), оказывают очень сильные побочные эффекты. В нашем случае это производное боевого отравляющего вещества иприта – мелфалан, а потому длительное его применение может вызвать ни больше ни меньше лейкоз. Как говорят про такие лекарства: одно лечит, другое калечит. 

– Если мы направим посылку точно к месту опухоли, то можем в разы уменьшить дозу лекарства – так одновременно повышается эффективность препарата и снижаются его побочные эффекты. Мы модифицируем мелфалан и пришиваем к нему “якорь”, надежно закрепляя лекарство в посылке. Очень важен ее размер. Если она будет совсем крохотной, всего, скажем, 5 нанометров, то почки и печень ее просто отфильтруют, как нечто случайное и ненужное, кроме того в нее поместится слишком мало лекарства. Но если она получится слишком крупной, то не сможет “протиснуться” через стенки сосудов, привлечет внимание “охранных систем организма” – и они начнут бороться с посылкой. А еще она может стать, своего рода, Летучим голландцем и надолго застрять в организме, не оказывая вообще никакого действия. Наша задача – найти оптимальный размер, состав и другие характеристики для нашей посылки.

– Времени действительно потребовалось много. Мы не одни занимаемся этой проблемой, и уже накоплен большой массив знаний о конструировании наноносителей. В начале 60-х годов прошлого века ученые научились получать липосомы – пузырьки, оболочки которых состоят из жировых соединений (природных липидов). Образуются эти структуры самопроизвольно, но им можно задавать определенные свойства, меняя состав липидных молекул. Получается идеальный наноконтейнер для доставки лекарств, в том числе и адресной. Он может достаточно долго находиться в кровотоке, не вызывая реакции отторжения, и безопасен для организма больного. Но что именно надо упаковать в посылку? В 1995 году удалось создать первое наноразмерное лекарство – так фактически “с чистого листа” возникло очень перспективное направление науки – наномедицина. Произошел нанобум – работы по созданию наноразмерных систем доставки лекарств обрушивались как лавина. В ответ на них пришлось ужесточать правила, вводить регламенты на клинические испытания. А это тоже непростое дело: только для того, чтобы найти определение, что есть наномедицина, понадобилось собрать международную конференцию, где представители науки, фармкомпаний и государственных учреждений утвердили определение (2005 год). Эксперименты во многих научных коллективах, в основном зарубежных, продолжались и давали прекрасные результаты. Тогда же вместе с лабораторией углеводов ИБХ мы получили многообещающие результаты экспериментов на мышах для липосом с модифицированным мелфаланом, несущих сиалил Льюис Х (5-кратное уменьшение размера опухоли и увеличение продолжительности жизни животных в 4 раза по сравнению с контрольной группой). Правда, не было понятно, как это происходит: действуют ли липосомы с лекарством непосредственно на опухолевые клетки, или сначала они атакуют эндотелиальные клетки сосудов, снабжающих кровью опухоль? И только спустя несколько лет в лаборатории было показано, что противоопухолевый эффект в данном случае обусловлен в первую очередь действием на сосуды опухоли. Но как именно взаимодействуют липосомы с эндотелиальными клетками? Это мне и предстояло выяснить. 

– Да, иногда так действительно можно поступать, но не в данном случае. Не зная всех деталей, не изучив этот уникальный механизм, мы не можем двигаться дальше, в частности усовершенствовать его работу. Мне удалось установить, что спокойно функционирующие эндотелиальные клетки, имитирующие здоровые сосуды, на посылку не реагируют. Зато при возбуждении (активации) специальными молекулами, участвующими в развитии воспаления и опухоли, эти клетки буквально “сигналят” о неблагополучии, отращивают и выпускают своего рода “крючочки” (Е-селектины, интегрины и другие белковые молекулы). Так наша посылка точно попадает по адресу – проникает внутрь активированных клеток, “разгружается” там – и лекарство начинает оказывать свое действие. Не затрагивая, подчеркну, такие же неактивированные клетки. То есть мы вполне можем представить такую ситуацию в организме: липосомы из кровотока будут захватываться эндотелиальными клетками в очагах воспаления и опухоли, а сосуды здоровых тканей и органов практически не пострадают. Такой подход, может быть, и не идеален, но на сегодняшний день наиболее эффективен. Идея применять сиалил Льюис Х для нацеливания липосом на очаги воспаления появилась за рубежом уже лет 20 назад. Но я горжусь, что наша лаборатория стала первой, кто предложил использовать такие липосомы для доставки противоопухолевых лекарств.

– Да, и прекрасно с этим справляется. Конечно, мы немного обманываем организм, потому что пораженные эндотелиальные клетки зовут на помощь лейкоциты, а получают нашу посылку и, когда связывают ее, снова обманываются, принимая ее за груз с собственными питательными веществами (липосомы целиком состоят из природных липидов и действительно похожи на экзосомы самих эндотелиальных клеток). Мне удалось выяснить, что одна воспаленная эндотелиальная клетка способна захватить несколько тысяч наших адресных липосом всего за один час. Об этом фундаментальном исследовании, имеющем важное практическое значение, мы написали статью, и в прошлом году ее опубликовал один из ведущих иностранных биологических журналов. Рецензенты работу оценили высоко, откликов и ссылок пока мало, но, возможно, времени прошло еще не так много.

– Конечно, нам бы хотелось быстрее перейти к доклиническим испытаниям – к масштабным экспериментам на животных, однако возникает вопрос их финансирования – ведь метод этот поистине “золотой”. Причем опыты необходимо проводить не только в нашей лаборатории, но и в некоторых других, чтобы сравнить результаты и получить объективные данные. Затраты предстоят существенные, и нам нужно найти баланс между вложенными средствами и предполагаемым эффектом, на который мы рассчитываем. Надеемся на помощь РФФИ и фарминдустрии, а пока продолжаем отрабатывать самые разные методы адресной доставки нанолекарств.

– Да, за рубежом есть несколько сильных лабораторий, но, кто кого обгоняет, сказать трудно. Ведь коллеги занимаются не только “крючочками” – все намного сложнее. Это только сначала показалось, что все просто: стоит закатать эффективное лекарство в носитель, отправить посылку точно по адресу – и болезнь будет побеждена. А на деле бороться с недугом невозможно одним, даже самым перспективным методом. Причин много. Например, едва ли не самые опасные опухолевые клетки гетерогенны (разнообразны) и постоянно меняются. И даже если удается подобрать хорошую пару “нацеливающий агент – мишень” и показать эффективность в лаборатории, когда дело доходит до реальных пациентов, может оказаться, что мишень уже изменилась или стала недоступна. Это значительно затрудняет продвижение казавшегося столь перспективным метода адресной доставки нанолекарств. Многие лаборатории выходят сейчас на клинические испытания. Но пройти их, к сожалению, способны лишь единицы. Не удается пока получить надежный, достоверный результат, который убедил бы компании фарминдустрии вкладывать деньги в этот перспективный метод, слишком велик риск получить скромные результаты для очень сложного и дорогого в производстве препарата. 

Другое дело – наши “крючочки” (Е-селектины). Прямо с опухолевыми клетками они не связаны, поскольку появляются на клетках ее окружения. Они вырастают на сосудах вследствие развития заболевания и не настолько изменчивы, как опухоль. В этом их огромное преимущество, и мы рассчитываем на их постоянство. Доклинические исследования должны занять около трех лет. Клинические испытания, по нашим расчетам, продлятся три-пять лет, приблизительно столько же времени займет подготовка к производству и выпуск лекарств. 

Результаты наших экспериментов мы докладываем на международных конференциях. Принимают нас очень хорошо, даже конкуренты. Они впечатлены нашей работой и верят в неоспоримость полученных лабораторией данных. По весомости интеллектуальной собственности мы конкурируем с ними вполне успешно, но отстаем в приборной базе и объемах финансирования. 

Убеждена, что на сегодняшний день наш метод – едва ли не самый надежный способ лечения тяжелых заболеваний. Просто нужно еще время для продолжения исследований: нужны дополнительные сведения о поведении опухолей и метастазов, нужно отработать мишени – тогда мы вплотную приблизимся к идеалу и нанолекарства начнут лечить организм, действуя на больные клетки и не оказывая побочных эффектов.