Поиск - новости науки и техники

Охота на бактерию. Спецвыпуск о работе ученых Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН.

Люди продолжают мечтать о чудо-препаратах, которые будут быстро и эффективно справляться с разными недугами. Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН осуществляет эти мечты, добывая уникальные знания.

Наука идет вперед семимильными шагами. Но и природа не стоит на месте. Синтезировали недавно в английской лаборатории новый антибиотик, а спустя пару недель из Темзы “выловили” бактерию, устойчивую к его воздействию. Устойчивость опухолей, бактерий и вирусов к лекарствам стала глобальной проблемой, по поводу которой бьет тревогу Всемирная организация здравоохранения. Появились малярийные плазмодии, устойчивые к лекарствам, которые раньше помогали побороть стафилококк в госпиталях. От пневмонии умирают пациенты, которых 20 лет назад излечил бы укол пенициллина. За последние 15 лет практически не создано новых антибиотиков – существующие подходы к лечению ведут в тупик.
– Как только создается новое лекарство – природа начинает с ним бороться, бактерия или вирус привыкают, вырабатывают средства защиты, – комментирует директор Института химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН академик Валентин Власов. – И этот процесс оказывается порой более эффективным, чем попытки человеческого разума найти средства воздействия. Ситуация выглядела довольно мрачно до последнего времени, но сейчас – благодаря развитию методов синтетической химии и знаний в области молекулярной биологии – появились новые возможности: можно предсказать структуру молекул, синтезировать очень сложные соединения, есть знания о том, на какие клетки нужно воздействовать, практически расшифрован геном. На основании всего этого можно делать так называемые интеллектуальные лекарства, которые будут сами находить больные клетки, а в клетке – свою “жертву”. Фундаментальными основами таких подходов мы сейчас и занимаемся.
В ИХБФМ всегда умели неожиданным образом применить традиционное знание. О благотворном воздействии женского грудного молока на иммунную систему известно всем. В лаборатории биотехнологии сумели выделить из молока человека белок лактаптин, который в доклинических испытаниях показал эффективность при лечении некоторых форм рака молочной железы и рака матки.
Актуальность этой проблематики очевидна: онкологические заболевания являются одной из основных проблем современной медицины. Ежегодно в мире от злокачественных опухолей умирают свыше 7 миллионов человек и диагностируется около 10 миллионов новых случаев таких заболеваний. В последнее десятилетие в России наблюдается стойкая тенденция их роста. Более того, по усредненным данным, выживаемость пациентов с диагностируемым злокачественным заболеванием составляет в России около 40%, что является одним из самых низких показателей в Европе. Для сравнения, выживаемость онкологических больных после оказанного лечения во Франции составляет около 60%, а в США доходит до 64%.
– Даже если опухоль изначально реагирует на традиционный набор химиопрепаратов, когда происходит рецидив, в ее клетках, как правило, активируются так называемые “насосы” – мембранные белки, которые откачивают из клеток лекарственные средства, – рассказывает старший научный сотрудник лаборатории биотехнологии кандидат биологических наук Ольга Коваль. – В идеале надо подбирать, к чему будут чувствительны клетки данной конкретной опухоли, исследуя образцы от каждого конкретного больного. Это настоящая персонализированная медицина, мы пока проводим фундаментальные исследования в этом направлении, но у онкоцентров уже есть заинтересованность в такой работе.
Предмет нашего изучения – механизм противоопухолевого действия лактаптина, который тормозит рост опухоли, причем особенно эффективно – в случае аденокарциномы молочной железы. Мы исследовали этот процесс на мышах, до клинических испытаний еще не дошло (лактаптин открыт в 2008 году), но есть предварительная договоренность об их проведении с одним из сибирских онкологических центров.
Схема противораковой терапии жестко регламентирована, можно сказать, написана кровью, и надо быть уверенным, что лечение не вызовет патологического воздействия. Сейчас в мире очень популярна так называемая таргетная (нацеленная) терапия: сначала ищут “мишень” (белок или РНК), которая ответственна за злокачественное перерождение клетки, а затем синтезируют нацеленный на нее препарат. Мы тоже работаем над различными модификациями лактаптина, будем подбирать белки, нацеленные на определенные раковые клетки.
Другая проблема, возникающая при лечении онкологических больных, – появление бактериальных инфекций у пациентов, принимавших противораковые препараты. Стандартным способом в таких случаях является назначение антибиотиков, но из-за резко возросшей устойчивости патогенных и условно-патогенных бактерий к антибиотикам существует необходимость в поиске альтернативных способов терапии.
Исследования в этом направлении только разворачиваются. И здесь опять на помощь приходит хорошо забытое старое. Сто лет назад англичанин Туорт и француз д’Эрель открыли, что у бактерий существуют естественные враги – бактериофаги (“пожиратели бактерий”), которые обитают в почве, реках, озерах, океанах и живых организмах. Именно их наличием объясняются успехи знахарей в лечении инфекций с помощью смесей из грязи, золы, кислого молока и т.д.
Работа с бактериофагами активно велась в СССР – в Тбилиси по личному приказу Сталина даже был создан специальный институт, куда приезжал работать д’Эрель. С наступлением эры антибиотиков про фаготерапию незаслуженно забыли, но в связи с предупреждением Всемирной организации здравоохранения о вступлении в “постантибиотиковую” эру эти исследования вновь становятся актуальными. Тем более что на Западе официально не разрешено применение бактериофагов в терапии, а в СССР такие работы велись и соответствующие пункты в российском законодательстве есть.
– Бактериофаги в практической медицине в нашей стране начали применяться еще в 1970-е годы, причем успешно, – рассказывает заведующая лабораторией молекулярной микробиологии доктор биологических наук Нина Тикунова. – И часть врачей-клиницистов продолжала их использовать. Мало того, на основе бактериофагов в России производятся и продаются препараты.
В нашем институте основное направление фаготерапии – персонализированная медицина, поскольку спектр бактерий изменяется от города к городу, а с течением времени – и внутри каждого города. Мы исследуем образцы от каждого конкретного больного, бывают очень интересные случаи, когда в одном образце от одного больного есть и патогенная бактерия, и бактериофаг, который ее убивает. Почему он не делает этого внутри организма – пока загадка. Но после того как мы этот бактериофаг “обу­чим” и очистим – наработанный препарат можно использовать в медицине.
Мы добились успеха в лечении диабетической стопы в одной из больниц Новосибирска. Для защиты от бактерий искусственных суставов при протезировании в НИИ травматологии и ортопедии разрабатываются цементы с бактериофагами, полученными в нашей лаборатории. Был даже случай лечения фагами бесплодия в нашем Центре новых медицинских технологий – его причиной оказалась бактериальная инфекция.
Кроме того, мы остаемся любопытными учеными: научились отбирать бактериофаги, которые “цепляются” к золоту. Такой способ добычи микрочастиц золота из воды пока дороговат, но в перспективе можно отобрать, например, бактериофаги, которые будут “цеплять” германий и укладывать наночастицы редкоземельного металла с помощью магнитного поля нужным способом. В последнее время очень заинтересовались бактериофагами, выделенными из термальных бактерий и способными существовать при температуре до 120 градусов.
Все медицинские разработки института направлены на развитие персонифицированных подходов в лечебной практике. Именно с целью апробировать такие подходы при институте был создан клинический отдел – Центр новых медицинских технологий.
– В первую очередь, надо внедрять технологии и методы, удобные и доступные для всех, – рассказывает директор ЦНМТ доктор медицинских наук Андрей Шевела. – Мы создали специальную инициативную группу – ищем прорывные направления, пока точечно – в гинекологии, урологии, лечении ЛОР-заболеваний, поскольку все охватить невозможно. Уже использовали наработки по фаговой терапии при лечении некоторых пациентов.
Другое направление – развитие персонализированной медицины и генетической диагностики, мы тестируем около 80 генов, вызывающих предрасположенность к социально значимым многофакторным заболеваниям: сердечно-сосудистым, онкологическим, проблемам репродуктивной сферы и эндокринного характера. ЦНМТ даже вошел в редколлегию международного журнала “Персонализированная медицина”.
Развиваем и сотрудничество с другими институтами. Например, с Институтом автоматики и телеметрии получили грант на разработку и испытание мобильной телемедицинской системы – прибора для контроля пульса, давления, осадка крови и других значимых во время операций параметров. Наше будущее – точная диагностика и доставка лекарств в нужное место организма под контролем рентгена и компьютера. Медицина должна стать не только персонализированной, но и превентивной – и рак, и генетические аномалии нужно “ловить” на ранней стадии.

Ольга КОЛЕСОВА

Фото из архива ИХБФМ

Полная версия спецвыпуска представлена в формате  pdf

Нет комментариев