Ученые создали препарат, который одновременно взаимодействует с белками раковых клеток и рецепторами на поверхности сосудов, питающих опухоли. В опытах на мышах данное соединение снизило рост опухолей примерно на 70%, и уменьшило количество сосудов вокруг них около на 40%. Новый препарат, обладающий уникальной двойной активностью, потенциально может применяться в клинической онкологии. Более подробная информация о разработке представлена в материале «Известий».

Препарат с двойным механизмом действия против рака

Ученые из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и Института биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН (Москва) совместно с коллегами разработали гибридный белок, сочетающий антионкогенное и противоопухолевое действие. Эта комбинированная молекула базируется на измененном белке природного цитокина TRAIL, к которому добавлены пептиды, способные связываться с белками на поверхности как злокачественных клеток, так и сосудов опухоли.

По словам ученых, развитие опухоли сопровождается процессом ангиогенеза — формированием новых кровеносных сосудов, питающих клетки новообразования. Уже существует ряд препаратов, одобренных для лечения таких заболеваний, как метастатический почечноклеточный рак и метастатический рак молочной железы, которые препятствуют ангиогенезу. Однако при антиангиогенной терапии кровоснабжение опухоли подавляется, но сами злокачественные клетки остаются живыми. При этом часто образуется гипоксия и воспаление, повышающие устойчивость опухоли к химиотерапии. Поэтому ученые ищут препараты, способные одновременно воздействовать и на раковые клетки, и на сосуды опухоли.

В своей работе исследователи выяснили, каким образом действует гибридный белок. С помощью молекулярного моделирования они воссоздали его трехмерную структуру и продемонстрировали стабильное взаимодействие с рецепторами мишенями на поверхности сосудистых и опухолевых клеток. Это подтверждает сохранение присущих компонентам белка свойств.

Также ученые оценили влияние препарата на рост клеток двух агрессивных типов опухолей — глиобластомы головного мозга и рака поджелудочной железы, а также на культуру сосудистых клеток. Гибридный белок вызывал запрограммированную гибель клеток в обеих опухолевых линиях и подавлял деление клеток сосудов.

Фото: Анна Яголович Эксперимент по визуализации сосудистой сети опухоли, имплантированной мышам, с помощью оптоакустической микроангиографии в ИПФ РАН

После клеточных испытаний исследователи ввели мышам под кожу клетки глиобластомы и рака поджелудочной железы для проверки действия гибридного белка в организме. Препарат подавил рост опухолей примерно на 74% для глиобластомы и на 69% для рака поджелудочной железы. Для сравнения, исходный белок без пептидов уменьшал рост новообразований на 45% и 51% соответственно. При этом не наблюдалось побочных эффектов у подопытных животных.

— Наши данные свидетельствуют о том, что разработанный белок в будущем станет эффективным лекарством для лечения опухолей с плотной сосудистой сетью. В отличие от других препаратов наш препарат воздействует на несколько целей — раковые клетки и сосуды, что повышает результативность терапии. В дальнейшем мы намерены начать доклинические испытания, — рассказала «Известиям» кандидат биологических наук, ассистент кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова и старший научный сотрудник лаборатории инженерии белка Института биоорганической химии РАН Анна Яголович.

Современные тенденции в лечении рака

Кроме того, с помощью оптической ангиографии — метода визуализации сосудистой сети опухоли — ученые подтвердили, что гибридный белок уменьшает кровоснабжение опухоли, сокращая количество сосудов примерно на 40% по сравнению с нелечеными животными.

Таким образом, исследователи доказали двойной механизм действия новоразработанного белка. Полученное соединение может иметь перспективу для применения в клинической практике противоопухолевой терапии.

По словам заведующего лабораторией инновационных противоопухолевых средств в МФТИ Филиппа Максимова, в мире пока не существует препаратов, одновременно вызывающих апоптоз и подавляющих рост сосудов опухоли.

— Это крайне важно, поскольку опухоль, как и любая ткань, получает питание и кислород через кровоснабжение. Уникальность разработанного препарата заключается в способности одновременно вызывать гибель клеток и блокировать рост сосудов — что является современным трендом в терапии рака, — отметил ученый.

Молекулярный биолог Арина Холькина сравнила созданный гибридный белок с «телом с двумя ладонями»: одна ладонь связывается с рецепторами на опухолевых клетках, вторая — с рецепторами эндотелия сосудов, питающих опухоль.

— Такая двунаправленная связь одновременно запускает гибель злокачественных клеток и уменьшает рост сосудистого русла, разрушая устойчивую связь между ними. В опытах на мышах рост агрессивных форм опухолей головного мозга и рака поджелудочной железы снизился примерно на 70%, что делает этот подход перспективным в комбинированной терапии, — объяснила специалист.

Новое средство может решить одну из ключевых задач современной онкотерапии — ограниченную эффективность антиангиогенных препаратов, которые лишь блокируют кровоснабжение опухоли, но не уничтожают ее клетки. В результате опухоль может испытывать временный дефицит питания, но не разрушается полностью. Сочетание апоптоза и подавления ангиогенеза обеспечивает более комплексный и стойкий противораковый эффект, подчеркнул директор по маркетингу компании «Р-Фарм» Андрей Бурков.

— Такие разработки формируют базу для нового поколения биотехнологических препаратов в онкологии, которые способны вызвать гибель опухоли на клеточном уровне. Это направление имеет большой потенциал для изменения подходов к лечению агрессивных солидных опухолей, включая глиобластому и рак поджелудочной железы. Основные сложности связаны с фармакокинетикой белковых молекул, иммуногенной рисковостью и различиями в экспрессии рецепторов у различных типов опухолей, — пояснил он.

В исследовании участвовали специалисты Приволжского исследовательского медицинского университета (Нижний Новгород), Института прикладной физики имени А.В. Гапонова-Грехова РАН (Нижний Новгород), Национального медицинского исследовательского центра радиологии Министерства здравоохранения РФ (Москва), Цюрихского университета (Швейцария) и Швейцарской высшей технической школы Цюриха.

Результаты исследования были финансированы грантом Российского научного фонда (РНФ) и опубликованы в Journal of Translational Medicine.