«Наша конечная цель — новое лекарство от рака»

Что такое «ныряющие антитела» и зачем нужно их создавать? Почему не удается победить рак? Как можно бороться с окислительным стрессом и зачем это делать? Об этом рассказывает член-корреспондент РАН Александр Сергеевич Соболев, заведующий лабораторией молекулярной генетики внутриклеточного транспорта Института биологии гена РАН, профессор МГУ им. М.В. Ломоносова.

— Готовясь к интервью, посмотрела публикации в интернете: пишут о том, что вы впервые в России стали лауреатом Галеновской премии, которую называют «биомедицинской Нобелевкой», за разработку перспективных лекарств от рака. О чем идет речь?

— Конечная цель наших усилий — создать лекарство. То, что у нас пока сделано, одна из частей наших наработок, проходит сейчас доклинические испытания в рамках проекта с «Росатомом». Это работа консорциума, в котором задействованы, помимо нас, радиохимики и химики-органики МГУ, специалисты разных профилей из ФМБЦ им. А.И. Бурназяна и из НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи. Получаемые в рамках этого проекта результаты вселяют определенный оптимизм.

— Расскажите подробнее об этой части разработки.

— Это то, чем мы начали заниматься довольно давно: создание искусственных белковых молекул, которые, используя естественные транспортные процессы, происходящие в наших клетках, нормальных или раковых, могли бы попасть в нужный тип клеток и внутри них — в определенную их часть. Если говорить, скажем, о лечении рака, то в первую очередь разговор идет о том, чтобы раковые клетки уничтожать. У раковых клеток, как и у любых других, клеточное ядро представляет собой одну из самых чувствительных частей. Поэтому, если вести речь о доставке токсических агентов, убивающих раковую клетку, то задача состоит в том, чтобы этот агент попал именно в раковую клетку, а не в нормальную, а в раковой клетке он попал бы в ядро. Таким образом, можно использовать минимальные дозы токсического агента по сравнению с ситуацией, если бы этот токсический агент попадал в другие части клетки.

— Вы смогли создать такие молекулы?

— Такого рода молекулы, которые бы «узнавали» раковые клетки, проникали бы внутрь и потом оказывались за счет транспортных систем самой раковой клетки в ядре, мы сделали. Применяя их, можно доставлять такие токсические агенты, которые распространяют свое действие на очень небольшие расстояния, например радиоизотопы, испускающие частицы с очень маленьким пробегом. Или фотосенсибилизаторы, которые испускают активные формы кислорода, тоже пробегающие очень небольшое расстояние. Вероятность того, что эти токсические начала окажутся вовне раковой клетки и повредят соседние нормальные, минимальна. Таким образом были сделаны транспортные молекулы, которые мы назвали «модульные нанотранспортеры».

— Почему там присутствует приставка «нано»? Они маленькие?

— Да, нанотранспортеры — из-за их размеров. Модульные — потому что они состоят из блоков, которые легко заменять в зависимости от задачи, от типа раковых клеток. Например, тот вариант модульного нанотранспортера, который испытывается в рамках проекта с «Росатомом», состоит из четырех модулей. Один модуль «узнает» заданный тип раковых клеток-мишеней, связываясь с такими рецепторами на их поверхности, которые представлены именно на клетках-мишенях, и вместе с ними проникает внутрь этих клеток в составе мембранного пузырька.

Другой модуль делает поры в этих пузырьках, благодаря чему молекулы модульного нанотранспортера выходят из пузырьков. Третий модуль содержит такую последовательность аминокислот, которая опознается внутриклеточной молекулярной машинерией как сигнал для транспорта в ядро, благодаря чему молекулы модульного нанотранспортера, выбравшись из пузырьков, доставляются в клеточные ядра. А четвертый модуль обеспечивает поддержание нужной трехмерной структуры и дает возможность присоединять транспортируемый «груз». Каждый из описанных здесь этапов транспорта был экспериментально продемонстрирован и подтвержден. Я упомянул, что в качестве токсических агентов целесообразно использовать радиоизотопы, которые испускают частицы с очень коротким пробегом. Такие, например, как электроны Оже — по имени французского физика Пьера Виктора Оже, — которые вылетают из атомов этих изотопов на расстояния в доли микрометра или в несколько микрометров. Если их доставить в ядро, весь эффект будет осуществлен там, а соседние клетки не получат повреждения. Нам удалось в своих экспериментах показать, что все это работает и на самых разнообразных раковых клетках (используя разные транспортеры для разных типов раковых клеток), и на животных.

— Где проводятся доклинические испытания?

— О тех, что идут сейчас, я уже сказал. Им предшествовали испытания с аналогичным модульным нанотранспортером: в них участвовали Онкологический институт им. П.А. Герцена и Институт радиологии им. А.Ф. Цыба в Обнинске. В качестве радиоизотопа, испускающего электроны Оже, был использован индий-111. Эти испытания продемонстрировали выраженный терапевтический эффект и безопасность предложенного метода. Все, казалось бы, было хорошо, но у нас в стране резко прекратили выпуск этого радиоизотопа — такой неприятный для нас «подарок».

— Что же делать?

— Решили переключиться на другой изотоп. Дело в том, что производство индия-111 было в руках частной компании. Мы переключились на такой радиоизотоп, который нарабатывается на атомных электростанциях. Я очень надеюсь, что в частные руки они не перейдут. Это йод-125, и этот изотоп широко используется, в том числе в клинике. Поскольку он применяется в медицинских целях и его производство находится в ведении государства, то можно надеяться, что к моменту окончания доклинических испытаний его выпуск не прекратят. Вот как раз с йодом-125 и идут работы в рамках проекта с ГК «Росатом».

— Чем еще можно нагрузить молекулы модульного нанотранспортера?

— Мы довольно быстро поняли, что, если такого рода молекулы работают, транспортируются туда, куда мы хотим, значит мы можем нагрузить их практически чем хотим. Встал вопрос: чем наиболее интересным, с нашей точки зрения, было бы целесообразно их нагрузить?

Тут пришла в голову мысль, что весьма удачным вариантом для решения очень многих задач могли бы стать антителоподобные молекулы, способные проникать в живые клетки и в них взаимодействовать с белками, на функции которых хотелось бы повлиять. Дело в том, что подавляющее большинство белков, участвующих в патологических процессах, недоступны для действия низкомолекулярных соединений, которыми служит большинство лекарств. По примерным оценкам, доступно где-то процентов 15. Больше того: есть термин, который в английском языке укладывается в одно слово (undruggable), на русском — в несколько: «недоступные для лекарств». Так вот, 85% белков, так или иначе участвующих в патологических процессах, оказываются недоступными для лекарств.

— Почему?

— У них нет «карманов» — углублений в молекуле, для которых можно подобрать некую молекулу, могущую повлиять на функцию такого белка. Но антитела к таким белкам создать возможно, они существуют. Проблема в том, что молекулы антител как таковые внутрь живых клеток не попадают, они могут связываться только с поверхностью клетки.

Возникла идея создать «ныряющие антитела», то есть такие антитела или антителоподобные молекулы, которые могли бы «нырять» в заданный тип живых клеток и взаимодействовать с белком-мишенью внутри них. Для этого в состав модульного нанотранспортера решили ввести еще один модуль — антителоподобную молекулу, способную с высоким сродством связываться с белком-мишенью. У нас это получилось: в заданном участке живых клеток наши «ныряющие антитела» — так мы назвали этот вариант модульных нанотранспортеров — взаимодействуют с целевыми белковыми молекулами. Мы сделали несколько разных искусственных молекул с узнающими модулями для разных внутриклеточных целевых молекул, и это действительно работает. Один из примеров таких целевых молекул внутри живой клетки — фактор транскрипции, белок, регулирующий гены, которые участвуют в защите от окислительного стресса, а окислительный стресс лежит в основе целого ряда заболеваний, например ревматоидного артрита. Мы сделали такое «ныряющее антитело», которое высвобождает фактор транскрипции из комплекса с его ингибитором. Расчет был на то, что этот фактор транскрипции, освободившись от ингибитора, активировал бы антиокислительный ответ клетки и тем самым защищал клетку от окислительного стресса. Мы разными способами показали, что в живой клетке наше «ныряющее антитело» взаимодействует именно с той внутриклеточной молекулой, с которой мы хотим, чтобы взаимодействие было осуществлено. В результате оказалось, что такое «ныряющее антитело» действительно высвобождало этот фактор транскрипции из комплекса с ингибитором и защищало клетки от окислительного стресса. Совсем недавно была опубликована статья на эту тему в журнале, который входит в первый квартиль по фармакологии (Yuri V. Khramtsov, Alexey V. Ulasov, Andrey A. Rosenkranz, Tatiana A. Slastnikova, Tatiana N. Lupanova, Georgii P. Georgiev, and Alexander S. Sobolev. Modular nanotransporters deliver anti-Keap1 monobody into mouse hepatocytes, thereby inhibiting production of reactive oxygen species. Pharmaceutics, 2024, 16(10): 1345; DOI: 10.3390/pharmaceutics16101345).

— Вы показали это в том числе на животных?

— Да, но наши работы на животных мы только собираемся опубликовать. 

— Это значит, что они не стареют?

— Действительно, окислительный стресс связан и со старением. Не исключаю, что возможно и такое воздействие.

Другой объект наших работ — это нуклеокапсидный белок коронавируса, вызвавшего пандемию. Мы создали такую молекулу — тоже «ныряющее антитело», но не просто такое, которое бы этот коронавирусный белок лишь узнавало, а которое, узнав его, привлекало бы внутриклеточные ферменты, разрушающие этот вирусный белок. Это тоже сработало. Результаты мы опубликовали в том же журнале (Yuri V. Khramtsov, Alexey V. Ulasov, Tatiana N. Lupanova, Tatiana A. Slastnikova, Andrey A. Rosenkranz, Egor S. Bunin, Georgii P. Georgiev, and Alexander S. Sobolev. Intracellular degradation of SARS-CoV-2 N-protein caused by modular nanotransporters containing anti-N-protein monobody and a sequence that recruits the Keap1 E3 ligase. Pharmaceutics, 2024, 16(1): 4; DOI: 10.3390/pharmaceutics16010004).

— Это может стать новым лекарством от COVID-19?

— Нам представляется, что это путь, который может быть в конечном счете использован для создания лекарства. И не только от ковида.

— Можно ли сказать, что вы создаете новые генно-терапевтические препараты?

— Я бы сказал, что мы создаем предшественников, прототипы соответствующих препаратов. Чтобы сказать, что это препараты, они должны пройти доклинические, клинические испытания, затем должны войти в медицинскую практику.

— Представим, что у вас все получилось, прошли клинические испытания, ваши молекулы стали лекарствами. Например, что касается разрабатываемых вами противораковых препаратов, как вы думаете, какие у них конкретные перспективы?

— Полагаю, если все получится с тем препаратом, который я описывал, он будет хорошим дополнением к уже имеющимся методам. Препарат нацелен на микроопухоли, которые обычно крайне сложно детектировать, от них очень трудно избавиться, и они обусловливают тот факт, что до половины больных с определенной формой данного злокачественного заболевания спустя пять лет снова обращаются к хирургам. Надеюсь, что в сочетании с имеющимися методами доля такого рода пациентов уменьшится.

— Нет ли у вас ощущения, что если бы внедрялись все те разработки от рака, которые уже существуют, то он бы уже давно был побежден?

— Нет, не думаю так. Очень многое говорит о том, что победить все злокачественные новообразования полностью — это более чем трудная задача. Тема внедрения важна: во многих случаях вопрос упирается в финансирование, потому что доклинические испытания — это относительно недорого, лабораторные исследования — тем более, а дальнейшие переходы в клинику чрезвычайно дороги. Еще лет 10–15 тому назад медикам было выгоднее соглашаться на испытания зарубежных препаратов просто потому, что зарубежные фармфирмы хорошо платили. А что мог заплатить отечественный разработчик? Если в организационно-финансовом плане у нас произойдут качественные изменения, тогда есть надежда, что разработки отечественных исследователей дойдут до пациентов.

— Какие у вас научные планы?

— Двигаться дальше в тех направлениях, которые открываются по ходу наших работ, продолжать создание подобного рода молекул. Кстати, если вернуться к «ныряющим антителам», то их потенциальное практическое применение может быть не только в медицине, что потребует немало сил, времени и средств. Другой спектр их возможного применения — использование в качестве инструмента воздействия на внутриклеточные процессы в руках у экспериментаторов, изучающих функции живой клетки. Здесь, на мой взгляд, есть шансы раньше увидеть их применение на практике.

— Есть ли в нашей науке какие-то загадки, которые мешают вам двигаться вперед, и вам хотелось бы их разгадать?

— Я бы сказал, что загадки появляются постоянно и мы пытаемся их решить. Например, мы вместе с коллегами пытались разгадать, как сделать так, чтобы антителоподобная молекула оказывалась внутри живой клетки. Во всяком случае, нам это удалось сделать для трех разных типов внутриклеточных молекул, к которым мы создали соответствующие «ныряющие антитела». Пока мы не видим каких-то принципиальных ограничений для этого подхода.