Текст уведомления здесь

Гены, молчать!

В США одобрен первый препарат на основе РНК-интерференции

Пока мир размышляет над этичностью и безопасностью редактирования генома с помощью CRISPR-Cas, другие технологии уже выходят на рынок. Новый лидер молекулярного забега — препарат, использующий РНК-интерференцию для того, чтобы «глушить» экспрессию определенных генов.
Добавить в закладки
Комментарии

В поисках причин заболеваний современная медицина закапывается все глубже в молекулярный грунт. Раньше мы работали с симптомами заболеваний, облегчая состояние больного организма, потом переключились на причины, добавляя недостающие белки или разрушая лишние, сейчас же мы пытаемся предотвратить возникновение этих причин, манипулируя работой отдельных генов.

Мы уже умеем создавать отдельные клетки человека, работающие так, как нам нужно, — тому пример одобренная недавно CAR-T клеточная терапия для больных лейкемией или излеченный от буллезного эпидермолиза мальчик. В обоих случаях врачи забирали у больных неправильно работающие клетки и заменяли отредактированными, правильными.

Но вывод на рынок РНК-интерференции впервые позволяет нам радикально менять работу генов in vivo, и это принципиально новый уровень управления работой нашего организма.

Все на борьбу с амилоидозом

Представьте себе, что у вас в квартире копятся пакеты из магазина. Сам по себе пакет — вещь полезная, если нужно что-то куда-то донести. Но когда их накапливается много, передвижение по квартире превращается в трудновыполнимый квест. По такому принципу развивается амилоидоз — накопление и отложение внеклеточных белков. Он может сопровождать самые разные болезни, от диабета до болезни Альцгеймера. Но вне зависимости того, какой именно белок заполоняет организм, причина обычно в мутации, которая мешает ему правильно сворачиваться. Неряшливо упакованный белок хуже выполняет свои основные функции, слипается с другими белками, оседает на стенках органов и плохо выводится почками.

Сегодня на повестке дня лекарство от ATTR — амилоидоза, вызванного накоплением белка транстиретина (TTR). В норме он как раз выполняет функцию пакета, перенося по крови тироксин (гормон щитовидной железы) и витамин А. Результатом отложения таких белковых пакетов становится полинейропатия — нарушение работы периферических нервов, потеря чувствительности, тремор и болевые синдромы.

Что мы можем сделать, чтобы остановить рост подобного снежного кома? Самый простой вариант — пересадить печень, чтобы она производила здоровый белок. Однако иногда хочется обойтись без хирургических вмешательств. Можно запретить белку изменять форму — так работали препараты-стабилизаторы TTR, лекарства предыдущего поколения. Но эффективнее было бы уничтожить причину и остановить образование белка в клетках. Производство белка состоит из множества этапов: переписывание информации с ДНК на матричную РНК (мРНК), выход РНК из ядра в цитоплазму клетки, связывание с рибосомой и, собственно, синтез белка — трансляция. Новые технологии предлагают заблокировать мРНК в цитоплазме, чтобы синтез стал невозможен.

Препарат с развившимся амилоидозом. Фото: Michael Feldman, MD, PhD University of Pennsylvania School of Medicine / wikimedia commons / CC BY 2.0
Препарат с развившимся амилоидозом. Фото: Michael Feldman, MD, PhD University of Pennsylvania School of Medicine / wikimedia commons / CC BY 2.0

Они всех перережут

РНК в человеческой клетке всегда состоит из одной цепи. И для любых ее функций критично, чтобы она оставалась одноцепочечной и могла связываться с ДНК или другими РНК. Поэтому самый простой способ нарушить ее работу — добавить ей вторую цепь. По такому принципу работают антисмысловые РНК: они комплементарно слипаются с матричной РНК, получается двухцепочечная молекула, которую рибосома уже не может распознать и, соответственно, использовать ее в качестве чертежа для синтеза белка. Этот метод можно применять в медицине — так, например, работал препарат фомивирсен против цитомегаловирусной инфекции (сейчас его уже не используют). Проблема в том, что связывание антисмысловой РНК с мРНК непрочно, поэтому обратимо. Кроме того, одна молекула антисмысловой РНК блокирует только одну молекулу мРНК, и для достижения эффекта нужны высокие концентрации препарата.

Все изменилось в 1998 году, когда американские ученые искали оптимальный способ доставки антисмысловых РНК в клетки круглого червя C. elegans. Неожиданно для себя они обнаружили, что если сделать антисмысловую РНК двухцепочечной, то она блокирует синтез белка гораздо эффективнее. И уже через восемь лет они получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие РНК-интерференции, а журналисты дружно писали, что «заглушки» для РНК сулят человечеству избавление от всех болезней, связанных с выработкой белка.

Что мы знаем об РНК-интерференции 20 лет спустя? Так же, как система CRISPR-Cas, этот механизм — часть системы защиты от вирусов, только взятый на вооружение не бактериями, а организмами посложнее, эукариотами. Допустим, в цитоплазме клетки появляется РНК-содержащий вирус. Он пришел для того, чтобы размножиться и захватить клетку: для этого ему нужно скопировать свою РНК и построить на ее матрице белки оболочки. Когда вирус копирует РНК, она становится двухцепочечной. В этот момент ее распознает белок Dicer и яростно кромсает на маленькие фрагменты — малые интерферирующие РНК (миРНК). На этом расправа не заканчивается: одноцепочечные миРНК захватывает белковый комплекс RISC. RISC плавает в цитоплазме, вооружившись миРНК, и ждет появления комплементарной ей мРНК. Как только таковая оказывается рядом, миРНК с ней связывается, и RISC рубит мРНК на маленькие фрагменты. Иными словами, клетка захватывает двухцепочечную РНК вируса и использует ее как наводку на одноцепочечные РНК, чтобы их расщепить и помешать вирусу строить свои белки.

Схема: Полина Лосева, Анатолий Лапушко / Chrdk.

Схема: Полина Лосева, Анатолий Лапушко / Chrdk.

РНК-интерференция используется нашими клетками не только, впрочем, для того чтобы охотиться и «глушить» деятельность вирусов. Ее же клетки используют для блокировки работы некоторых своих генов. В нашем геноме есть участки, которые не кодируют белки. Некоторые из них вместо этого кодируют миРНК, которые затем помогают разрушать мРНК, останавливая производство белков. МиРНК работают эффективнее, чем антисмысловые РНК, потому что одна молекула миРНК может привести к разрушению множества молекул мРНК.

Все могут РНК

Герой сегодняшнего дня — компания Alnylam Pharmaceuticals и ее препарат патисиран, представляющий собой миРНК против мРНК транстиретина, заключенные в липидную оболочку. Препарат вводят внутривенно. Здесь стоит отметить, что ATTR — очень удобная болезнь для подобного лечения. Дело в том, что большинство липосом, липидных пузырьков с лекарствами, при введении в кровь оседают в клетках печени и не распространяются по другим тканям. Но, по счастливому совпадению, большую часть транстиретина в организме человека тоже производят клетки печени. Поэтому препарат неизбежно достигает своей главной цели и блокирует образование дефектного белка.

Побочные эффекты в результате такой терапии сведены к минимуму, так как миРНК избирательно связываются с мРНК нужного белка.

В отчете о третьей фазе клинических исследований фармкомпания сообщает, что побочные эффекты связаны в основном с самой инъекцией, т. е. введением иглы в вену пациента, и потому их набор не отличается в опытной группе от группы плацебо.

Одобрение американскими регуляторами патисирана (и попадание его же в британский список раннего доступа к лекарствам) — кульминация истории о людях, которые взялись проложить дорогу от чисто научного открытия, фундаментального знания — к конкретной технологии, в данном случае лекарству.

«Уверяю вас, Бог создал РНК-интерференцию не для того, чтобы получать лекарства, — шутил два года назад в разговоре с журналистами STAT Джон Мараганор, CEO компании. — Нам пришлось разбираться с этим самостоятельно».

Как рассказывает STAT, первые биотех-стартапы, планировавшие создавать лекарства на базе РНК-интерференции, начали массово возникать еще в 2001 году. Пузырь инвестиций в области рос, а потом схлопнулся, поскольку никто так и не научился доставлять миРНК по адресу. В 2006-м Мелло и Файер получили за свое открытие Нобелевскую премию, технологией заинтересовались уже гранд-фармы, которые стали скупать активы, выписывая чеки на миллиарды долларов, а через несколько лет, потеряв всякую веру в успех, продавали накупленное за бесценок. Alnylam, преодолевшая последний шаг в забеге по выводу «нобелевского» лекарства на рынок, шла к этому финишу 16 (!) лет.

В планах у Alnylam еще несколько препаратов, которые сейчас находятся на разных стадиях испытаний. С их помощью предполагается лечить острую печеночную порфирию, гиперхолестеролемию, гипероксалурию и атипичный гемолитический уремический синдром. Все они являются в некотором роде болезнями накопления, то есть развиваются в результате избытка определенных веществ вне или внутри клеток. Поэтому они представляют хорошую мишень для РНК-интерференции — можно заблокировать либо синтез фермента, который их производит, либо их собственный синтез.

Alnylam не единственный участник в этой молекулярной гонке. Параллельно наращивают мощь и другие компании, разрабатывающие лекарства с миРНК внутри. Третьи же продолжают совершенствовать технологию антисмысловых РНК. Официальный сайт клинических исследований Америки полон самых неожиданных технологий на основе РНК: блокаторы деления клеток крови при лейкемии, стимуляторы иммунных клеток, модуляторы иммунного ответа на рак — чего там только нет. Можно смело рассчитывать на богатый урожай с этих РНК-полей.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Жаль на здоровье

Интервью с биологом Ярославом Андреевым о том, как из яда животных делают лекарства и почему фармкомпании не особенно в это инвестируют

Где-то далеко, на дне морей, живут ядовитые беспозвоночные — морские анемоны. Они никогда не встречались с человеком, но это не помешало им создать токсины, действующие на наши клетки лучше многих известных лекарств. «Чердак» расспросил заведующего лабораторией молекулярной и клеточной биологии Первого МГМУ имени Сеченова Ярослава Андреева о том, что можно добыть из ядов животных, как эту добычу потом применить и почему «натуральных» лекарств на рынке не так много.
Добавить в закладки
Комментарии

— Давайте начнем разговор с конца. Допустим, вы нашли животное и выделили токсин. Допустим, он обладает обезболивающим эффектом (в июне Андреев и соавторы опубликовали статью об обнаружении нового токсина-анальгетика — прим. авт.). Как он будет работать?

— Это решается на момент поиска токсина. Как сейчас построен стандартный поисковый механизм? Вы создаете тест-систему под конкретную задачу. Вы исходно знаете, что, например, этот рецептор или этот фермент участвует в восприятии или передаче боли. Вы делаете такую систему, в которой вы видите, связывается ли это вещество с этим ферментом или рецептором и что оно с ним делает, ингибирует или активирует.

Мы в основном ищем вещества, которые действуют на рецепторы, участвующие в восприятии боли. Мы перебираем всех ядовитых животных, которых можем найти, берем у каждого яд, добавляем его к клеткам, в которых есть рецептор, и смотрим, произошло что-то или нет. Если произошло, то мы выделяем активный компонент [яда], получаем его рекомбинантный аналог (то есть заставляем клетки бактерий его производить — прим. авт.) и дальше изучаем его эффект полностью. И только когда мы изучили все на рецепторе — а здесь бывают неожиданные моменты! — потом проверяем на животных. Животных тестируют в эксперименте, в котором активируется только нужный нам рецептор.

Ярослав Андреев. Фото из архива Ярослава Андреева

Ярослав Андреев. Фото из архива Ярослава Андреева

[ ... ]
Читать полностью

Приключения лекарства с острова Пасхи

Бывший антибиотик превратился в многообещающее лекарство от старости

Группа ученых из Новой Зеландии и нескольких исследовательских подразделений фармакологического гиганта Novartis установила, что лекарственный препарат рапамицин помогает укрепить иммунитет пожилых людей. Это средство считается главным кандидатом в «таблетки от старости». Пока неизвестно, насколько обнаруженный эффект продлит жизнь испытуемых, однако новая работа показала безопасность рапамицина для вполне здоровых людей и принципиальную возможность его использования в антиэйджинговой терапии.
Добавить в закладки
Комментарии

Панацея южных морей

Когда в 1965 году ученые собирали образцы почвы на острове Пасхи, едва ли кто-то мог представить, что на этом самом месте через 35 лет повесят памятную табличку. Вместе с почвой в образец попали бактерии, одна из которых в 1972 году подарила людям новый антибиотик — рапамицин (в честь Рапа-Нуи — названия острова на местном наречии). Поначалу были известны только его антибактериальные и противогрибковые свойства, но позже выяснилось, что эффективнее всего он подавляет наш собственный иммунитет.

По мере развития медицины все чаще возникает необходимость «поправить» что-нибудь в организме в обход иммунной системы. Например, если мы хотим пересадить в организм чужеродный орган или ткань, против которых иммунитет развернет защиту. Именно применение рапамицина при трансплантациях почек обеспечило ему дорогу в клиники, где он используется до сих пор. Эффективен данный антибиотик и при развитии аутоиммунных заболеваний (рапамицин активно исследуют в качестве средства против системной красной волчанки).

Исследования чудо-лекарства на этом не остановились, и вскоре выяснилось, что его можно использовать еще и против рака. Сейчас американское Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (Food and Drug Administration, FDA) рекомендует использовать препараты на основе рапамицина при почечных карциномах и нейроэндокринных опухолях, а также при туберозном склерозе — довольно редком генетическом заболевании, при котором по всему организму в разных тканях появляются доброкачественные опухоли. [ ... ]

Читать полностью

Право на попытку

В США неизлечимо больным разрешили пользоваться «сырыми» экспериментальными лекарствами. А что можно россиянам в подобной ситуации?

В конце мая президент США Дональд Трамп поставил свою подпись на документе, который дал всем гражданам США т.н. право на попытку — теперь неизлечимо больные могут получать доступ к лекарствам, еще не прошедшим все стадии клинических испытаний и не получившим одобрения Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA). Речь идет о больных, которые уже исчерпали все имеющиеся возможности для лечения на данный момент. «Чердак» разобрался, какие возможности есть у российских пациентов для доступа к незарегистрированным препаратам.
Добавить в закладки
Комментарии

Трамп не то чтобы шокировал страну своим поступком. В США уже давно миновали времена «Далласского клуба покупателей», и «правом на попытку» последние годы можно было воспользоваться на территории 40 штатов, а еще 10 продолжали размышлять о том, не ввести ли подобный закон и у себя. Так что президент США, 30 мая подписав федеральный закон, закрепил уже преобладающий подход на федеральном уровне.

Что именно значит появление федерального закона для штатов? Как говорит директор Фонда изучения США имени Франклина Рузвельта при МГУ Юрий Рогулев, законы, принятые федеральными властями США, имеют преимущество над местными, хотя их и не отменяют: «Если там есть серьезные расхождения, то законы штатов приводятся в соответствие с федеральным законом. Если таких законов нет, начинает действовать федеральный закон». Так что теперь «право на попытку» распространилось, во-первых, на те штаты, что не успели ввести его самостоятельно.

Как это работает

Там, где «пробовать» уже можно, процедура выглядит так: решивший воспользоваться своим правом пациент просит своего врача рассмотреть варианты экспериментального лечения, и после консультаций врач может обратиться к производителю с соответствующей просьбой. [ ... ]

Читать полностью