Padeda pelėms, lams ir kupranugarių

Padeda pelėms, lams ir kupranugarių

Sergejus Nedospasovas
"Kommersant Science" №2, 2016 m. Lapkritis

Apie autorių

Sergejus Nedospasovas – profesorius, akademikas Rusijos mokslų akademijos, Rusijos Federacijos valstybinės premijos laureatas mokslo ir technologijų srityje. Molekulinės biologijos instituto imuniteto molekulinių mechanizmų laboratorijos vadovas. Engelhardt anksčiau, vedėjas imunologijos fakulteto biologijos, Maskvos valstybinio universiteto vyriausiasis mokslo darbuotojas, laboratorijos Eksperimentinės imunologijos centro departamento Molekulinės biologijos ir biomedicinos Nizhny Novgorod State University. N. N. Лобачевский.

Grupė mokslininkų iš Rusijos mokslų akademijos, Maskvos ir Žemutinis Naugardo universitetai kuria naujus principus anti-citokinų terapijos gydant autoimunines ligas.

Bioinžinerijos antikūnai jau seniai naudojami neįprastų antikūnų, kuriuos kupranugariai ir lamos, baltymų moduliai. Sergejaus Nedospasovo piešinys

Iš kur atsiranda autoimuninių ligų?

Autoimunizmo galimybė – reakcijos į organizmo baltymus ir ląsteles – yra paimta į žmogaus imuninės sistemos prisitaikančiosios šakos prietaisą. Limfocitų receptoriai – T- ir B-ląstelės – susidaro beveik atsitiktinai, stochastiškai, todėl jiems yra pagrindinė galimybė atpažinti (ir sunaikinti) bet kurį – "svetimų" ir "savo".Kiekvieną minutę mūsų kaulų čiulpai generuoja didžiulį kiekį autoimuninių (ir taip labai pavojingų) limfocitų, tačiau organizme yra sudėtingų mechanizmų, kurie leidžia mums pašalinti ir sunaikinti tokias pavojingas ląsteles.

Akivaizdu, kad protingiausias dalykas būtų tokios pavojingų limfocitų gaminimas, bet tada bus pažeistas atsitiktinumo principas. Tačiau būtent šis principas leidžia imuninei sistemai apsaugoti mus nuo nežinomo ligos sukėlėjo (pvz., Iš naujai įvežtos iš egzotiškos šalies) ir nuolat besikeičiančių transformuotų ląstelių, kurios gali sukelti vėžį tam tikromis kartu esančiomis aplinkybėmis.

Taigi gravitacijos centras perduodamas valdymo mechanizmams. Ir kaip mes žinome iš kasdienio gyvenimo, tokio kontrolės mechanizmo nėra, kuris bent kartais netaps neveiksmingas (imk tą patį oro uosto saugumą). Ir kai gedimas atsiranda, pavojingas limfocitas (iš tikrųjų teroristas) nebus neutralizuotas laiku. Skirtingai nei teroristai, limfocitai turi labai svarbią nuosavybę – jie gali daugintis dalimis: iš vienos pavojingos ląstelės gali kilti milijardas vienodų pavojingų ląstelių.

Taigi, pažeidžiant žmogaus organizmo kontrolės mechanizmus, gali atsirasti autoreaktyvių limfocitų klonų (paprastai jie yra T limfocitai). Jie pradeda atakuoti savo audinių ir organų ląsteles: kasą, neuronų mielino apvalkalus, žarnyno epitelio ląsteles ir tt Yra žinoma, kad išsivysčiusiose šalyse autoimuninių ligų skaičius didėja. Galimi paaiškinimai apima sanitarijos ir higienos pažangą, pernelyg didelį imunizacijos poveikį imuninei sistemai, gyvenimo būdo pokyčius ir gyventojų senėjimą.

Dėl skirtingų pacientų imuninės sistemos individualių savybių, autoreaktyvūs klonai yra skirtingi. Dėl to kyla esminių sunkumų kuriant universalius terapinius metodus, kuriais siekiama tiesiogiai pašalinti tokius klonus. Todėl kol kas sėkmingai gydyti tam tikras autoimunines ligas galima tik įtakojant kontrolės mechanizmus. Tęsdami analogiją su teroristais, jų neįmanoma sunaikinti, bet jūs galite bent sukonfigūruoti visus varpų tipus ir testo postus, kurie jiems nesuteiks galimybės patekti į svarbiausias priemones.

Kas yra citokinai?

Imuninės sistemos reguliavimas atliekamas daugeliu lygių, iš kurių vienas yra imunoreguliacinis citokinas. Citokinai yra baltymų molekulės, kurių ląstelės sąveikauja tarpusavyje. Viena ląstelė gamina citokiną, o kitos ląstelės paviršiuje yra specifinis šio citokino receptorius. Gautas receptorius prisijungia prie citokino ir perduoda svarbų signalą antrosios ląstelės viduje. Tai reiškia, kad pirmoji ląstelė, naudojanti citokiną, atsiuntė instrukcijas antruoju ląsteliu. Jei nėra receptoriaus arba nėra citokinų, tada instrukcija nebus gauta, ląstelių perdavimas neįvyko.

Maždaug prieš dvidešimt metų kai kurių autoimuninių ligų, visų pirma reumatoidinio artrito, kontrolei buvo nustatyta nedidelė citokinų grupės, susijusios su uždegimu (jie vadinami uždegiminiais arba uždegiminiais), vaidmuo. Šie citokinai yra interleukinas-1 (IL-1), interleukinas-6 (IL-6) ir baltymas su keistu pavadinimu "naviko nekrozės faktorius" (tai yra istorinis pavadinimas ir daugelis mūsų istorijoje nepakankamai paaiškina).

Nepaisant to, kad šie citokinai gali išsiųsti labai panašų signalą į ląstelių šeimininkus, svarbus mokslininkų pastebėjimas buvo tai, kad jei blokuojate signalą tik iš vieno konkretaus citokino, autoimuninė liga nei išsivysto, nei lengva.

Čia reikia pabrėžti, kad visi tokie tyrimai pirmą kartą atliekami su laboratoriniais gyvūnais, daugiausia pelėmis: pelėms, kurių mokslininkai jau seniai išmoko įjungti ir išjungti atskirus genus.

Anti-citokinų terapijos pagrindai ir realybė

Taigi, mažiausiai trys citokinai (iš tikrųjų daug daugiau) yra susiję su imuniniu reguliavimu, kuris yra svarbus autoimunizmo kontrolei. Tai, kad, blokuojant bet kurį iš trijų, galite pasiekti terapinį poveikį, rodo, kad citokinų signalai veikia nuosekliai, kaip grandinėje, o ne lygiagrečiai (tuomet vieno signalo stoka nebūtų padarę reikšmingo poveikio).

Iš dviejų gyvūnų, esančių dviejų rūšių britų mokslininkų, Marko Feldmano ir Ravinder'io Mainio, išgydyti gilesnę informaciją, gautą naudojant gyvūnų modelius, pavyko pradėti klinikinius tyrimus dėl reumatoidinio artrito gydymo su naviko nekrozės faktoriaus blokatoriais (angliškai TNF vartosime šią standartinę santrumpą).

Įdomu, kad TNF blokatoriai pirmiausia norėjo būti naudojami septiniam šokui išvengti, tačiau svarbūs klinikiniai tyrimai nepavyko. Tačiau kai kuriems pacientams, sergantiems reumatoidiniu artritu, TNF blokavimas sukėlė reikšmingą ir ilgalaikį ligos simptomų sumažėjimą.Nepamirškinant, galima teigti, kad šis labai specifinio biologinio terapijos rūšis sukėlė reumatologiją, nors ne visi pacientai reagavo į šį reumatologiją.

Vėliau TNF blokavimas buvo sėkmingai naudojamas uždegiminių žarnų ligų (Krono liga, opinis kolitas), Bechterevo ligos, psoriazės ir kai kurių kitų retųjų ligų gydymui. Pradėta labai veiksminga anti-citokinų terapija, viena iš būdingų požymių, kuri yra svarbus faktas, kad ji negali sau leisti sau tik mirtingojo. Įmonės, gaminančios TNF blokatorius, linkę didžiulių vystymosi išlaidų, tokių vaistų gaminimo ir klinikinių tyrimų. Tik vienos iš penkių iki šešių TNF blokatorių, adalimumabo, metinė apyvarta viršija astronominę 15 milijardų JAV dolerių sumą. Net ir labai išsivysčiusiose šalyse, kuriose yra pažangus vaistas ir gerai veikianti sveikatos draudimo sistema, tokia terapija negali būti teikiama visiems tiems, kam ji reikalinga. Ir mes turime labai sunkumų.

Tačiau anti-citokinų terapija (ir į ją įtraukta blokatorių IL-1 ir IL-6) buvo šiuolaikinės formos akivaizdžių trūkumų ir be didelių kainų.

Pirma, ne visi pacientai reaguoja į tai, ir vis dar nėra patikimų biologinių žymenų, kurie galėtų prognozuoti šios labai brangios terapijos sėkmę. Antra, gamtos motina nenusprendė mums svarbių genų ir baltymų evoliucijos, kad jie būtų lengvai užblokuoti net ir ligomis.

Iš tikrųjų uždegiminiai citokinai yra skirti uždegimui kontroliuoti, o "geras uždegimas" yra būtinas kovai su infekcijomis. Taigi, lengvai nuspėjamas šalutinis poveikis dažniausiai pasitaikančiam antitukino terapijos formai yra infekcinio imuniteto silpnėjimas. Konkrečiai kalbant apie TNF, yra žinoma, kad būtina kontroliuoti mikobakterijų sukeltą infekciją, todėl blokavimas gali sukelti "neveiklios" tuberkuliozės infekcijos aktyvavimą.

Ar galima pagerinti anti-citokinų terapiją

Daugelis laboratorijų jau seniai galvoja apie tai, kaip dar labiau specifiškai nustatyti anti-citokinų terapiją. Jei ligos metu signalai iš citokinų sukelia patologinį poveikį, tada jie bando blokuoti narkotikus. Tačiau kiekvienas citokinas turi svarbių naudingų funkcijų, kurias pageidautina išsaugoti, bent iš dalies.Ar įmanoma sugalvoti būdą, kaip užblokuoti tik "žalingą" veiklą, nes "blogas" citokinas yra chemiškai identiškas "geram" citokinui?

Vienas naujos požiūris buvo pasiūlytas Rusijos mokslininkų grupės ir buvo paremtas ankstesniais mūsų laboratorijos rezultatais, kurie parodė, kad TNF "blogos" ir "geros" savybės gali priklausyti nuo to, kokios ląstelės jį pagamino. Apytiksliai kalbant, mieloidinės ląstelės (viena iš imuninės sistemos ląstelių tipų) sukelia artritą, sukelia "patogenišką" TNF, o kai kurios kitos ląstelės – naudingos, apsauginės. Visų ląstelių paviršiuje yra molekulių, atskiriančių vieno tipo ląsteles nuo kitos, ši aplinkybė plačiai naudojama citometrijoje. Mes sukūrėme dirbtinį bispecifinį antikūną, kuris vienu "rankiniu" prisilietė prie ląstelių, o kitoje trūko citokino, kurį gamina ta pati ląstelė – TNF (žr. 1 pav.).

Vienas antigeno specifinis MYSTI antikūnų domenas sąveikauja su makrofagų paviršiumi, o kiti susiaurina sekretuojantį sTNF, mažindami jo biologinį prieinamumą

Antikūnų bioinžinerija yra gerai išvystyta imunobibrotechnologijų sritis, kurią jau seniai naudoja tiek visiškai dirbtinės struktūros, tiek baltymų moduliai iš neįprastų antikūnų, kuriuos turi kupranugariai ir lamos. Arba silpnybės.Kitaip tariant, bispecifinių antikūnų su nurodytomis savybėmis inžinerija tapo technologijos dalimi, pagrindinė idėja.

Ir idėja kilo iš eksperimentų su unikaliomis pelėmis, kurios buvo specialiai sukurtos šiai problemai. Iš tiesų, genetiškai modifikuotas pelas, sukurtas konkrečiai biomedicininei problemai išspręsti, gali būti laikomas unikaliu fizikų sukurtu prietaisu atlikti bet kokius specialius matavimus. Tačiau skirtingai nuo matavimo prietaiso, pelės gali daugintis, taigi tokia vertinga puse gali tapti "nukentėjusi" ir būti naudojama dešimtimis ar net šimtus laboratorijų visame pasaulyje. Tais atvejais, kai jums reikia imtis to paties "matavimo".

Humanizuota puse, kuri leido tyrinėjant pelėms tuos TNF blokatorius, kurie naudojami klinikoje, bet neveikia normalioms pelėms. Sergejaus Nedospasovo piešinys

Taigi, buvo sukurtos unikalios pelės (tai truko maždaug penkerius metus), tada buvo unikalūs bispecifiniai antikūnai (taip pat ir poros metų darbo), o tada įrodytas principas: galimybė blokuoti citokiną iš konkretaus ląstelių šaltinio.

Svarbu pabrėžti, kad beveik visi eksperimentai, atlikti Grigorio Efimovo ir jo bendraautorių darbe, vyko Rusijoje,ir užsienio bendradarbiai pateikė svarbias biologines medžiagas, kurios sustiprino šį darbą. Prieš penkerius metus mes negalėjome atlikti tokio projekto, nes neturėjome pagrindinės įrangos: kelios gana brangios priemonės. Jie atsirado dėl Rusijos mokslo fondo, Švietimo ir mokslo ministerijos, taip pat Mundus perspektyvios plėtros programos dotacijų.

Ar sukūrėme autoimuninių ligų gydymą? Dar ne. Bet mes parodėme, kaip tai padaryti. Būtent tai yra fundamentaliojo mokslo funkcija.

Literatūra
1. Feldmann, M., Maini, R. N. Anti-TNF alfa terapija reumatoidiniam artritui: ką mes sužinojome? / / Annu Rev Immunol. 2001; 19: 163-96.
2. Астраханцев I. V., Ефимов G. A., Drutskaya M. S., Круглов A. A., Неспоспасов S. A. šiuolaikinių антицитокиновых terapijos autoimuninių ligų // Biochemija, 2014, 79 (12): 1607-1618.
3. Efimov, GF, Kruglov, AA, Chlopchatnikova, Z., Rozov, F., Mokhonov, VV, Rose-John, S., Scheller, J., Gordon, S., Stacey, M., Drutskaya, MS, Tillib, SV ir Nedospasov, SA. Ląstelių tipo ribotas anti-citokinų gydymas: TNF slopinimas iš vieno patogeniško šaltinio // Proc. Natl. Acad. Sci. JAV. 2016, 113: 3006-3011.


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: