Молекули, които не бяха там, или как да лекувам рака с математика

Въпреки факта, че най-често срещаните видове лечение на рак днес са все още хирургия и химиотерапия, надеждите на световната научна общност в борбата срещу основното заболяване на 21-ви век са насочени в напълно различна посока - към така наречената целенасочена терапия.

Какво всъщност е случаят. Класическите методи като хирургия, радиация или химиотерапия, които се опитват да убият раковите клетки, "измиват всички живи същества по пътя си", предизвикват ужасни странични ефекти в останалата част от тялото. Целевата терапия - всъщност името напомня за същността - засяга само специфични механизми, които се появяват в засегнатите клетки, почти без да се засягат здравите им съседи.

Учените във фармацевтичната индустрия постигат това "целенасочено" въздействие по различни начини. Някои развиват лекарства, които възпрепятстват работата на протеините, които задействат процеса на анормално клетъчно делене. Други търсят вещество, което може да блокира образуването на нови съдове, които осигуряват хранене и туморен растеж. Третата победа съвсем фундаментално: да се създадат уникални биомолекули - т.нар. "Моноклонални антитела" - които позволяват на организма да самооздравява болестта (също както нашата имунна система реагира, например, на някои ТОРС).

(Общо 2 снимки)

Последната стратегия изглежда най-обещаваща за световната научна общност, тъй като дава положителни прогнози за пълното излекуване от рак, дори и в по-късните етапи. Именно в тази посока е това Руската фирма BIOCAD (ние пише за нея преди), който успешно разработва уникални лекарства на базата на моноклонални антитела за лечение на рак, автоимунни и други заболявания в продължение на повече от 15 години.

Какво представляват тези магически антитела? Всичко тук е много нетривиално.

На нашата планета има няколко животни, които не получават рак. Например, лами. Те естествено имат антитуморни моноклонални антитела, които ги предпазват. Човешкото тяло не произвежда такива антитела. Следователно, за да се лекуват хората за рак, е необходимо изкуствено да се "имплантират" същите моноклонални антитела.

Но има някои трудности. Антителата, получени от животни, не могат просто да бъдат използвани за лечение на хора - отрицателните ефекти от неприемането на протеини от човешката имунна система могат да надхвърлят терапевтичния ефект. Това означава, че е необходимо да се реши проблемът с хуманизирането - превръщането на животински антитела в човешки по такъв начин, че да се отстранят техните отрицателни свойства, като същевременно се запазят полезните. За целта е необходимо да се разбере кои антитела са по принцип както при човека, така и при животните. Въпреки идентичността на оригиналните гени на антитела при всички хора, процесът на мутация се проявява поотделно. В резултат на това милиони фрагменти от протеиновата верига, имащи уникална структура, образуват, при разбъркване, безкраен брой комбинации, всеки от които може да се окаже най-универсалната лечебна молекула.

Тук трябва да се отбележи без преувеличение, че при решаването на тази най-сложна задача за анализ на разнообразието от антитела при хора и животни, руски учени от помощта на BIOCAD "три корпуса" пред целия свят. От 2012 г. насам лабораториите на компанията разработват библиотека с човешки антитела, която понастоящем е най-голямата в света. Библиотеката е хранилище на милиарди гени с различни антитела, всеки от които е индивидуален и в действителност е представен в човешката кръв. Същите библиотеки са създадени от моноклоналното антитяло lam.

С тези уникални данни, събрани от повече от 2 000 донора, учените идентифицират най-гъвкавите комбинации от фрагменти от човешката протеинова верига и ги сравняват с животински антитела, за да се получи желаната излекуваща формула.

Извършването на този вид анализ изисква не само биологични знания, но и използването на математически апарат. Благодарение на постиженията на биоинформатиката и високотехнологичното оборудване в лабораториите на компанията, учените произвеждат многоетапен анализ на възможните съединения, идентифицирайки комбинации, които ще дадат най-добри резултати на цялостното "човечество" на антитялото и неговите специфични свойства. За такива "успешни кандидати" на триизмерни структурни модели експертите прогнозират точно как получените "хибриди" ще станат активни и могат да намерят начини да повишат тяхната ефективност. И вече след резултатите от математическия подбор и компютърното моделиране на цялото разнообразие от молекули се идентифицират няколко от най-обещаващите варианти, които вече са синтезирани при лабораторни условия. Следващата стъпка, която целенасочено се движи помощта на BIOCAD днес, преходът от хуманизирани молекули към непосредствено човешки, тоест, пълното отхвърляне на животински антитела. Благодарение на постоянното разширяване на библиотеката с човешки антитела и методите за математическо моделиране и молекулярно подобрение, разработени от компанията, това ще стане възможно в близко бъдеще..

По-рано компанията научила как да получава ефективни молекули на антитяло в количество, достатъчно за лечение на хиляди пациенти както в Руската федерация, така и в други страни. Поставянето на база за бързо довеждане на молекули с висок потенциал до пациентите служи като основа за успешни иновационни проекти за разработване на лекарства. Така че учените успяха да разработят процеса в кратък период от време, организират производство, успешно проведоха клинични проучвания и пуснаха на пазара първия биоаналог на синтетичния наркотик Rituximab (използван за лечение на лимфом) и в близко бъдеще освобождаването на ново лекарство, аналогът на Bevacizumab рак на червата).

Чрез усилията на учени днес в клинични условия се разработват повече от 10 лекарства с молекулярно насочени действия. Няколко са тествани. Появата им на фармацевтичния пазар се очаква през следващите години. И с тях - и възможност да се говори за пълната победа над основната болест на XXI век.

Вижте също - Как и къде в Русия се използват лекарства против рак