Гибридный белок против рака: новое оружие, подавляющее рост опухоли и ее кровоснабжение
В борьбе с онкологическими заболеваниями ученые все чаще обращаются к стратегиям, сочетающим несколько терапевтических подходов в одном препарате. Такой подход позволяет не просто замедлить рост опухоли, но и одновременно атаковать ее изнутри и лишать жизненно важных ресурсов — в первую очередь, кровоснабжения. Недавно российские и швейцарские исследователи представили принципиально новый гибридный белок, способный двойным ударом воздействовать как на сами злокачественные клетки, так и на сосудистую сеть, питающую опухоль. Этот прорыв, поддержанный грантом РНФ, открывает перспективы для создания более эффективных и безопасных методов противоопухолевой терапии, особенно в случаях агрессивных и трудноизлечимых форм рака.
Разработка принадлежит коллективу ученых из Института биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова при участии коллег из Приволжского исследовательского медицинского университета, Института прикладной физики РАН, Национального медицинского исследовательского центра радиологии, а также специалистов из Цюрихского университета и Федеральной высшей технической школы Цюриха. Их совместная работа завершилась созданием уникального белкового соединения, сочетающего в себе свойства противоопухолевого агента и ингибитора ангиогенеза — процесса формирования новых кровеносных сосудов, без которого опухоль не может расти и метастазировать.
Основой нового препарата стал модифицированный природный цитокин TRAIL (Tumor Necrosis Factor-Related Apoptosis-Inducing Ligand), известный своей способностью запускать программированную гибель (апоптоз) в раковых клетках, не затрагивая при этом здоровые ткани. Однако, как показала практика, монотерапия на основе TRAIL часто оказывается недостаточно эффективной из-за сложной микросреды опухоли и её способности адаптироваться к стрессовым условиям. Чтобы преодолеть это ограничение, исследователи дополнили молекулу TRAIL специальными пептидными фрагментами, способными распознавать и связываться с белками, экспрессируемыми как на поверхности опухолевых клеток, так и на эндотелиальных клетках сосудов, пронизывающих новообразование.
С помощью методов молекулярного моделирования ученые воссоздали трехмерную структуру гибридного белка и убедились, что его функциональные домены сохраняют стабильность и способны одновременно взаимодействовать с несколькими мишенями. Это подтвердило гипотезу о том, что комбинированная молекула действительно обладает двойной активностью: с одной стороны, она инициирует апоптоз в злокачественных клетках, а с другой — подавляет пролиферацию клеток сосудистой стенки, тем самым ограничивая ангиогенез.
Эксперименты in vitro на культурах клеток продемонстрировали высокую эффективность препарата против двух особенно агрессивных типов опухолей — глиобластомы и рака поджелудочной железы. В обоих случаях наблюдалась активация каскада апоптоза, что свидетельствует о прямом цитотоксическом действии. Параллельно гибридный белок подавлял деление эндотелиальных клеток, лежащих в основе формирования новых сосудов.
На следующем этапе препарат испытали in vivo — на мышах с подкожно имплантированными опухолями. Результаты оказались впечатляющими: рост глиобластомы был подавлен на 74%, а рака поджелудочной железы — на 69%. Для сравнения, оригинальная молекула TRAIL без пептидных добавок показала значительно меньшую эффективность — 45% и 51% соответственно. При этом ни у одного из животных не было зафиксировано выраженных побочных эффектов, что указывает на хорошую переносимость препарата.
Особое внимание исследователи уделили оценке состояния сосудистой сети опухолей. С помощью оптической ангиографии — современного метода визуализации микроциркуляторного русла — они установили, что у мышей, получавших гибридный белок, плотность сосудов в опухолевой ткани снизилась примерно на 40%. Это подтверждает, что препарат не только убивает раковые клетки, но и эффективно лишает опухоль «питательной артерии», тем самым усиливая общий терапевтический эффект.
По словам Анны Яголович, кандидата биологических наук, ассистента кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ и старшего научного сотрудника лаборатории инженерии белка ИБХ РАН, такие многоцелевые препараты особенно перспективны для лечения опухолей с развитой сосудистой сетью, где традиционные методы часто оказываются недостаточными. Комплексное воздействие на разные компоненты опухолевой микросреды позволяет преодолеть механизмы резистентности и повысить шансы на успешный исход терапии.
В ближайших планах коллектива — переход к доклиническим испытаниям, которые станут следующим шагом на пути к возможному внедрению препарата в клиническую практику. Учитывая высокую эффективность и отсутствие токсичности в предварительных тестах, разработка российско-швейцарской команды может в будущем стать важным инструментом в арсенале онкологов, особенно при лечении форм рака, устойчивых к стандартным схемам терапии.