Учёным впервые удалось направленно выключить ген раковых клеток человека. Предложенный метод пока нельзя назвать панацеей от всех видов злокачественных опухолей, но и это успех для исследователей, на протяжении многих лет разрабатывающих методики лечения рака при помощи переноса малых РНК на наночастицах.

Сегодня рак лечат в основном при помощи химиотерапии, лучевой терапии и путём удаления опухолей. Лучевая и химиотерапия иногда действительно спасают жизни, но наносят вред всему организму и имеют массу побочных эффектов.

Поэтому учёные пытаются придумать локальные методы борьбы с опасным заболеванием, учатся воздействовать только на клетки опухоли.

"Множество многообещающих результатов было получено на лабораторных животных, но мы должны отдавать себе отчёт, что главное – это тестирование методов на человеке. Только эти данные могут быть говорить о применимости терапии", – отмечает не участвовавший в данном исследовании Дэниел Андерсон (Daniel Anderson) из Массачусетского технологического (MIT) (фото Fabian Kloosterman/MIT).

Медики вот уже много лет пробуют подавить аномальное разрастание тканей при помощи генной терапии, то есть посредством выключения отдельных генов, ответственных за деление клеток.
Одним из таких методов является РНК-интерференция (RNA interference), за изобретение которой создатели в 2006 году получили Нобелевскую премию по медицине.
Метод заключается в следующем: малые РНК вводят в клетки опухоли. Эти молекулы воздействуют на другие РНК (расположенные внутри клетки), мешая выработке белков, кодируемых теми или иными генами.

TEM-фотографии наночастиц (чёрные сферы)
на поверхности клетки и уже внутри неё (иллюстрации с сайта calandopharma.com).

Однако чтобы ввести так называемые микроРНК (miRNA) или малые интерферирующие РНК (siRNA) внутрь клеток, необходимо использовать специальные переносчики.
Кого только на их роль не предлагали! ДНК-роботов, например. Однако до сих пор никто так и не смог превратить теоретические изыскания в реально работающий метод лечения. В основном из-за того, что необычное лекарство трудно было доставить к клеткам-целям.
Лечебные РНК нельзя просто добавить в кровь, почки очень быстро отфильтровывают чужаков из кровотока. Молекулы необходимо маскировать от иммунной системы, сделать так, чтобы они не травили организм и попадали в нужные клетки.
Группа учёных под руководством Марка Дэвиса (Mark Davis) из Калифорнийского технологического института, наконец-то добившаяся прогресса в этой области, не первый год экспериментирует с транспортом РНК и раковыми клетками. На этот раз она пробовала заглушить у человека работу гена RRM2 (рибонуклеотидредуктаза M2), определяющего синтез и исправление ДНК. Подавить его активность пытались многие научные группы, так как было доказано, что он играет одну из ключевых ролей в развитии многих видов рака.

В своей статье в журнале Nature учёные пишут, что переносчики были собраны из двух полимеров и белка, который связывается с рецепторами на поверхности раковых клеток.

"Действующим веществом" были малые интерферирующие РНК, именно они должны были подавить активность RRM2. Эти siRNA связываются с матричной РНК (мРНК), переносящей код в тот отдел раковой клетки, где ферменты синтезируют на её основе новый белок, и нарушают ход обычного процесса.

Схема сборки наночастицы с siRNA (иллюстрация с сайта calandopharma.com).

Все вышеперечисленные компоненты, будучи смешанными в воде, образуют сферы диаметром около 70 нанометров. Полученные частицы биологи вводят в кровоток пациентов, в котором они циркулируют до тех пор, пока не достигнут цели – сосудов, питающих опухоль.

Через них они проникают к клеткам злокачественного образования. Последние поглощают наночастицы, те в свою очередь распадаются и выпускают на волю малые интерферирующие РНК. Все ненужные более продукты распада выходят из организма с мочой.

"Наночастицы проникают внутрь, незамеченные иммунной системой, доставляют до места назначения малые интерферирующие РНК и покидают организм", — комментирует Дэвис.

Микрофотографии образцов ткани меланомы
до и после воздействия сконструированных наночастиц.
Белок, кодируемый RRM2, подкрашен красным цветом (фото Nature).

Сейчас исследование прошло первую фазу клинических испытаний на безопасность. 15 пациентов с меланомой опробовали генное лекарство на себе (в разных дозах). Когда исследователи провели биопсию тканей трёх больных, они обнаружили фрагменты мРНК той длины и последовательности, которую ожидали получить при помощи сконструированных ими siRNA. Частицы сработали чисто, понизив экспрессию RRM2, утверждают учёные в своей статье.

Анализ уровня мРНК RRM2 у двух пациентов (A и до (серый цвет) и после (чёрный) применения терапии, для наглядности пересчитано относительно вводимых доз (иллюстрация Nature).

По крайней мере, у одного из пациентов уровень белка, кодируемого геном-целью (и ответственного за размножение раковых клеток), был ниже, чем в образцах ткани, взятых до проведения терапии. Кроме того, больные, которым была введена бóльшая доза малых интерферирующих РНК, имели большее их содержание в опухолях. Подобное накопление – тоже большое достижение.

Пока результаты не слишком впечатляющие, но вместе с тем обнадёживающие. И, конечно же, потребуется масса дополнительных клинических испытаний (и на безопасность применения в том числе). Но Марк и его коллеги теперь могут с уверенностью заявить, что их наночастицы и метод РНК-интерференции действительно способны воздействовать на вредоносные клетки и их гены (и не только в пробирках).

"Получается, что целью может быть выбран любой ген. На любой белок можно будет воздействовать лекарствами", — восхищается биолог в пресс-релизе Caltech.

"Нынешнее достижение коллег меня очень порадовало, – говорит профессор Филлип Шарп (Phillip Sharp) из MIT, получивший в 1993 году Нобелевку по медицине за работу над сплайсингом РНК. – Теперь мы имеем право утверждать, что с помощью этих частиц сможем лечить людей" (фото Ed Quinn).

Кроме того, учёные пока ничего не сообщают о клинических эффектах новой терапии, например, в своей статье они ничего не говорят о том, как необычный препарат повлиял на деление и смерть раковых клеток. Об этом они планируют отчитаться на будущем собрании Американского общества клинической онкологии (American Society of Clinical Oncology), которое пройдёт в июне 2010 года.

Пока же дальнейшей разработкой технологии займётся начинающая компания Calando Pharmaceuticals. В случае если полученные результаты подтвердятся, она станет первой в своём роде.