Cząsteczki, których nie było, lub jak leczyć raka z matematyką

Pomimo tego, że obecnie najczęstszymi rodzajami leczenia nowotworów są nadal chirurgia i chemioterapia, nadzieje światowej społeczności naukowej w walce z główną dolegliwością XXI wieku są skierowane w zupełnie innym kierunku - w kierunku tak zwanej terapii celowanej.

W rzeczywistości tak jest. Klasyczne metody, takie jak chirurgia, radioterapia lub chemioterapia, próby zabicia komórek nowotworowych, "zmiecie wszystkie żywe istoty na swojej drodze", wywołując przerażające skutki uboczne w reszcie ciała. Terapia ukierunkowana - w rzeczywistości nazwa wskazuje na istotę - wpływa tylko na określone mechanizmy występujące w dotkniętych komórkach, prawie bez wpływu na ich zdrowych sąsiadów.

Naukowcy z branży farmaceutycznej osiągają to "ukierunkowane" oddziaływanie na różne sposoby. Niektóre z nich opracowują leki hamujące pracę białek, które wyzwalają proces nieprawidłowego podziału komórek. Inni szukają substancji, która jest w stanie zablokować tworzenie nowych naczyń, które zapewniają żywienie i wzrost guza. Trzeci beat dość fundamentalnie: stwórz unikalne biomolekuły - tak zwane "przeciwciała monoklonalne" - pozwalające organizmowi samouzdrawiać chorobę (tak jak nasz układ odpornościowy reaguje na przykład na niektóre SARS).

(Łącznie 2 zdjęcia)

Ta druga strategia wydaje się najbardziej obiecująca dla światowej społeczności naukowej, ponieważ daje pozytywne prognozy całkowitego wyleczenia z raka, nawet na późniejszych etapach. I właśnie w tym kierunku Rosyjska firma BIOCAD (my pisał o niej wcześniej), która z powodzeniem opracowuje unikalne leki oparte na przeciwciałach monoklonalnych stosowanych w leczeniu chorób nowotworowych, autoimmunologicznych i innych od ponad 15 lat.

Czym są te magiczne przeciwciała? Wszystko tutaj jest bardzo nietrywialne.

Na naszej planecie jest wiele zwierząt, które nie chorują na raka. Na przykład lamy. Mają naturalnie przeciwnowotworowe przeciwciała monoklonalne, które je chronią. Ciało ludzkie nie wytwarza takich przeciwciał. W związku z tym, aby leczyć ludzi na raka, konieczne jest sztuczne "wszczepienie" tych samych przeciwciał monoklonalnych.

Ale są pewne trudności. Przeciwciała pochodzące ze zwierząt nie mogą być po prostu użyte do leczenia ludzi - negatywne skutki nieakceptowania białek przez ludzki układ odpornościowy mogą przekraczać efekt terapeutyczny. Oznacza to, że konieczne jest rozwiązanie problemu humanizacji - przekształcenie przeciwciał zwierzęcych w człowieka w taki sposób, aby usunąć ich negatywne właściwości, zachowując przy tym użyteczne. Aby to zrobić, konieczne jest zrozumienie, które przeciwciała są generalnie zarówno w człowieku, jak iu zwierząt. Pomimo identyczności oryginalnych genów przeciwciał u wszystkich ludzi, proces mutacji zachodzi indywidualnie. W rezultacie miliony fragmentów łańcucha białkowego o unikalnej strukturze tworzą z mieszaniem nieskończoną liczbę kombinacji, z których każda może okazać się najbardziej uniwersalną cząsteczką leczniczą..

Należy tu zauważyć bez przesady, że w rozwiązywaniu tego najbardziej złożonego zadania analizy różnorodności przeciwciał u ludzi i zwierząt, rosyjscy naukowcy z BIOCAD "trzy korpusy" przed całym światem. Od 2012 roku laboratoria firmy opracowują bibliotekę ludzkich przeciwciał, która jest obecnie największa na świecie. Biblioteka jest repozytorium miliardów genów różnych przeciwciał, z których każdy jest indywidualny i jest faktycznie reprezentowany w ludzkiej krwi. Te same biblioteki są tworzone z lam przeciwciała monoklonalnego.

Dzięki tym unikalnym danym zebranym od ponad 2000 dawców naukowcy identyfikują najbardziej uniwersalne kombinacje fragmentów ludzkiego łańcucha białkowego i łączą je z przeciwciałami zwierzęcymi w celu uzyskania pożądanej formuły gojenia.

Przeprowadzenie tego rodzaju analizy wymaga nie tylko wiedzy biologicznej, ale także zastosowania aparatu matematycznego. Dzięki osiągnięciom bioinformatyki i wysoce precyzyjnego wyposażenia w laboratoriach firmy naukowcy opracowują wielostopniową analizę możliwych związków, identyfikując kombinacje, które dadzą najlepsze wyniki dla całości "człowieczeństwa" przeciwciała i jego specyficznych właściwości. W przypadku takich "udanych kandydatów" na trójwymiarowe modele struktur eksperci przewidują dokładnie, w jaki sposób powstające "hybrydy" staną się aktywne, a także znajdą sposoby na zwiększenie ich skuteczności. I już po wynikach selekcji matematycznej i komputerowego modelowania całej gamy cząsteczek, zidentyfikowano kilka najbardziej obiecujących wariantów, które są już syntetyzowane w warunkach laboratoryjnych. Kolejny krok, który celowo się rusza BIOCAD dziś przejście od humanizowanych cząsteczek do bezpośrednich ludzkich, czyli całkowite odrzucenie przeciwciał zwierzęcych. Dzięki ciągłemu rozszerzaniu biblioteki ludzkich przeciwciał oraz metodom modelowania matematycznego i doskonalenia molekularnego opracowanego przez firmę, będzie to możliwe w najbliższej przyszłości.

Wcześniej firma nauczyła się, jak uzyskać skuteczne cząsteczki przeciwciał w ilości wystarczającej do leczenia tysięcy pacjentów zarówno w Federacji Rosyjskiej, jak iw innych krajach. Posiadanie bazy dla szybkiego dostarczania cząsteczek o wysokim potencjale pacjentom stanowi podstawę udanych innowacyjnych projektów opracowywania leków. Naukowcom udało się opracować proces w krótkim czasie, założyć produkcję, pomyślnie przeprowadzić badania kliniczne i wprowadzić na rynek pierwszą bioanalię syntetycznego leku Rytuksymab (stosowanego w leczeniu chłoniaka), aw niedalekiej przyszłości uwolnić nowy lek, analog Bevacizumabu (leczenie rak jelita grubego).

Dzięki staraniom dzisiejszych naukowców w warunkach klinicznych opracowuje się ponad 10 leków o ukierunkowanym działaniu molekularnym. Kilka jest testowanych. Ich pojawienie się na rynku farmaceutycznym spodziewane jest w nadchodzących latach. A wraz z nimi - i możliwość porozmawiania o całkowitym zwycięstwie nad główną chorobą XXI wieku.

Zobacz także - Jak i gdzie w Rosji robią leki na raka