Рнк-вакцина – новый способ поиска и уничтожения раковых клеток

Стандартная лучевая терапия и химиотерапия рака не различают раковые клетки от нормальных клеток, что приводит к гибели последних. То есть оба вида лечения с тяжелыми побочными эффектами и не уничтожают все раковые клетки в организме пациента.

Раковая клетка отличается от нормальной клетки наличием на своей поверхности белков-антигенов. При сравнении белков, синтезируемых раковой и нормальной клетками одного и того же типа, можно выявить разницу в составе белков. Белки, характерные для раковой клетки и отсутствующие в нормальной клетке, и есть те самые белки-антигены, которые должна распознавать иммунная система пациента.

Но раковая клетка – это «продукт» из нормальной клетки собственного организма. Путем размножения за счет бессмертия и распространения ее потомков за счет свойства к инвазии, она создает самую опасную для человека болезнь – рак.

Протеом раковой клетки кодируется геномом организма-хозяина, что обусловливает его толерантность и отсутствие иммунного ответа. Известны и другие причины этого.

Только иммунная система обладает системным воздействием против белков-антигенов на раковых клетках. Поэтому ученые давно пытаются использовать клетки иммунной системы пациента для уничтожения раковых клеток.

Так, в Германии для этого используется прививка из убитых раковых клеток, взятых от самого пациента. Как пишут об этом авторы, благодаря прививке этих клеток, в иммунную систему поступает информация: «Так выглядит раковая клетка, нападайте на нее!». Такое же происходит при прививках против вирусной инфекции, когда иммунная система пациента «ознакомлена» с антиге- нами этого вируса и может усилить иммунный ответ.

Используются два способа прививки раковыми клетками, взятыми от самого пациента.

В первом способе для изготовления прививочного материала берется 5 грамм «массы опухоли», причем первичной и взятой в первой операции или методом биопсии. Первая прививка пациенту вводится «с высокой дозой» убитых облучением раковых клеток. После этого следуют поддерживающие прививки 1-2 раза в месяц в зависимости от ответа иммунной системы пациента. Такая терапия может продолжаться годы и, блокируя возникновение метастазов, «не давать развиваться болезни».

Во втором способе для изготовления материала прививки используются дендритные клетки из предшественников крови и раковые клетки от пациента также из первичной опухоли. Дендритные клетки выращиваются отдельно в культуре с цитокинами. Раковые клетки выращиваются отдельно также в культуре и затем из них выделяют белки-антигены. После этого для изготовления прививочного материала дендритные клетки обогащаются белками-антигенами от раковых клеток. Такую вакцину вводят в организм пациента.

За счет выращивания дендритных клеток в культуре с цитокинами иммунная система «надежно уничтожает раковые клетки» с помощью двух механизмов: цитотоксическими Т-лимфоцитами и антителами к белкам-антигенам раковой клетки.

Авторы отмечают, что данная методика «активно используется в университетских клиниках для уничтожения всех типов раковой клетки и дает убедительные позитивные результаты».

Однако, использование комбинации дендритных клеток и специфических белков-антигенов от раковой клетки и ее потомков требует идентификации таких антигенов для каждого типа раковой клетки, что является нелегкой задачей. Кроме того, далеко не для всех опухолей возможно получить достаточное количество белка, необходимого для запуска иммунного ответа.

Компания Merix Bioscience в 2001 г. начала разрабатывать новый подход к уничтожению раковых клеток, который будет подходящим для конкретного пациента. Ее метод заключается в стимулировании иммунной системы пациента, что позволяет ей находить и уничтожать раковые клетки. Это достигается РНК-вакциной.

РНК-вакцина состоит из: 1) дендритных клеток от пациента, они контролируют его иммунную систему, и 2) матричной РНК (мРНК или иРНК) из его же раковых клеток. Дендритные клетки готовятся из образцов крови от пациента, а мРНК выделяется из раковых клеток материала биопсии этого пациента.

Как видно, эта вакцина не для профилактики рака, а для уничтожения раковых клеток уже возникшего у пациента рака. Этим онкологи и заняты до настоящего времени. Однако, прогресс в молекулярной биологии и возникновение молекулярной медицины позволяют уже теперь перейти к диагностике и лечению от рака в досимптомном его периоде на уровнях: первой раковой клетки и ее первых потомков и даже предраковой клетки или клеток.

Чтобы понять смысл РНК-вакцины, необходимо вспомнить некоторые данные о гене и мРНК.

Ген – это фрагмент ДНК, кодирующий белок или белки. Специфический порядок или последовательность нуклеотидов, из которых состоит этот фрагмент, соответствует специфическому порядку размещения аминокислот, из которых построен этот белок.

Схема этапов образования белков в клетке: Ген — мРНК — белки.

Для построения белка необходимо, чтобы произошла транскрипция, т.е. синтез молекулы матричной РНК (мРНК). Затем трансляция этой мРНК, т.е. образование белка с соответствующей последовательностью аминокислот. Белки синтезируются на рибосоме в цитоплазме клетки при участии рибосомной РНК (рРНК) и множества транспортных РНК (тРНК).

В состав РНК входят четыре нуклеотида, в составе которых азотистые основания, несущие генетическую информацию: аденин (А), урацил (У), цитозин (Ц) и гуанин (Г). В ДНК вместо урацила входит тимин (Т) (Рис.1).

Видео: Вирусный гепатит (A, B, C, D, E) - причины, симптомы, диагноз, лечение и патология.

Рис. 1.

Схема строения гена

.



В фрагменте ДНК две цепи из комплементарных пар оснований: А-Т, T- A, Г-Ц, Ц-Г и никак иначе. На матричной цепи ДНК как на матрице синтезируется мРНК, исходя из принципа комплементарности пар оснований. На рисунке это нижняя цепь. Последовательность оснований в мРНК та же, что и в нематричной цепи – верхняя цепь. Отличие лишь в замене Т цепи ДНК на У в цепи мРНК. Важно еще то, что мРНК – молекула из одной цепи, т.е. это копия одной из двух цепей гена.

5’ Ц Г А У Г Ц А У 3’ – цепь мРНК (копия цепи гена).

Синтез мРНК осуществляется ферментом РНК-полимеразой, затем из нее удаляются некодирующие участки – интроны, а кодирующие последовательности оснований – экзоны, соединяются, следуя друг за другом.

Дендритные клетки – это разновидность лейкоцитов. В организме человека их очень мало – всего лишь 0,2% от общего числа лейкоцитов.

В последние годы выяснено, что они помогают иммунной системе выявлять антигены проникших в организм бактерий и вирусов, а также на раковых клетках. Распознав антигены, дендритные клетки вызывают ответ клеток иммунной системы, которые уничтожают носителей этих антигенов.

Дендритные клетки своими длинными отростками проникают во все ткани, вылавливая антигены, а по ним их носителей в организме. Впервые они были выявлены в коже в 1868 г. немецким ученым П. Лангергансом, по ошибке принявшим их за нервные окончания.

В 1973 г. Р. Стейнмен (Ralph M. Steinman) из США вновь открыл дендритные клетки, исследуя органы у мышей и показал, что они являются очень важным элементом иммунной системы. В опытах на животных эти клетки вызывали поразительно высокую способность стимулировать иммунный ответ на антигены. Р. Стейнмен дал им название – дендритные клетки (от греч. dendron – дерево) за шиповидные отростки, похожие на дендриты нервных клеток.

Попытки выделить дендритные клетки из живых тканей предпринимали многие исследователи, но это им не удавалось. В 1992 г. Жак Баншеро (Jaques Banchereau) и его группе из Франции удалось разработать метод их массового выращивания в культуре из стволовых клеток костного мозга человека.

В 1994 г. Антонио Ланцавекья (Antonio Lanzaveccia), вырастила дендритные клетки из клеток крови – моноцитов. При этом в процессе дифференцировки они могут стать либо дендритными клетками, либо макрофагами, уничто- жающими носителей антигенов. Для этого они имеют: чашевидные рецепторы на клеточной поверхности – это белки, связывающие антигены. Кроме этого, они способны к фагоцитозу: клетка выпячивает клеточную мембрану и затягивает внутрь «чужака», т.е. вирус или бактерию, или захватывает антигены на раковой клетке.

Захваченный незрелой дендритной клеткой антиген подвергается внутри нее расщеплению. Образующиеся короткие фрагменты – пептиды – распознаются иммунной системой с помощью белков, расположенных на поверхности дендритных клеток.

Дендритная клетка представляет антигены-пептиды другим клеткам иммунной системы при помощи расположенных на ее поверхности молекул белка главного комплекса гистосовместимости – МНС, у человека – НLA.

Молекулы этих белков имеют форму вилки и делятся на две группы: класс I и класс II. Они различаются по структуре и характеру взаимодействия с антигеном. Каждый белок МНС подходит к определенному антигену, как ключ к замку, и за счет структурной комплементарности связывает его.

Дендритные клетки во многом схожи с антителами, т.е. они улавливают и представляют антиген даже тогда, когда его концентрация «ничтожно мала». Пока в дендритной клетке идет процессинг антигена, т.е. расщепление его с целью представления иммунной системе, они перемещаются с потоком крови и с лимфой в лимфатические узлы. В них они полностью созревают и представляют связанные с белками МНС антигены-пептиды «необученным» хелперным Т- лимфоцитам, еще не встречавшимся с антигенами.

Обучившись таким путем распознавать конкретный антиген, Т-хелперы стимулируют В-лимфоциты, а они через стадию плазматической клетки производят антитела – белки, называемые иммуноглобулинами. Эти белки связывают и инактивируют данный антиген.

Дендритные и хелперные клетки активируют также цитотоксические Т- лимфоциты, т.е. Т-киллеры – клетки-убийцы, уничтожающие клетки зараженные вирусом, а также раковые клетки.

Некоторые из «обученных» лимфоцитов становятся клетками иммунологической памяти. Такие клетки могут жить в организме длительно – годами, и если антиген снова появляется в организме, они обнаруживают его и вызывают иммунный ответ для уничтожения его носителя.

Дендритные клетки вызывают в организме два типа иммунного ответа: гуморальный, т.е. антителами, и клеточный, т.е. клетками – Т-киллерами.

Тип ответа в основном зависит от того, какие дендритные клетки подают сигнал к атаке и выделение каких цитокинов они стимулируют.

Цитокины – это белки, стимулирующие образование и активацию хел- перных Т-клеток. Если в организм проник экзогенный антиген, нужны цитокины типа 2, что вызывает синтез антител. При вирусных инфекциях и при образовании в организме раковой клетки требуются цитокины типа 1. Они активируют цитотоксические Т-лимфоциты на атаку против вирусов и раковых клеток.

Раковая клетка синтезирует белки-антигены, не свойственные здоровой клетке того же типа. Если бы удалось создать лекарства или вакцины, нацеленные только на эти опухолеспецифические белки-антигены, то раковые клетки уничтожались бы избирательно, а нормальные клетки не повреждались. При лучевой и лекарственной терапии происходит повреждение в одинаковой степени как раковых, так и нормальных клеток, а главное – угнетается иммунная система пациента белками-токсинами из раковых клеток.

Раковые клетки из-за нестабильности генома часто изменяются – на их поверхности меняется состав белков-антигенов. Это позволяет таким клеткам избегать воздействия иммунной системы, вызванного вакциной. Если в раковых клетках прекращается синтез белка-антигена, взятого за основу для создания вакцины, то и сама вакцина уже не даст лечебного эффекта.

На основе дендритных клеток от пациента вакцины для уничтожения раковых клеток получают все большее применение при раке, например, ДНК- вакцина. Некоторые ученые стремятся упростить этот процесс, воздействуя на имеющихся в организме пациента предшественников дендритных клеток, стимулируя их дифференцироваться и вызывать иммунный ответ против раковых клеток. Дэвиду Линч (David H. Lynch) удалось открыть цитокин, стимулирующий у подопытных мышей образование дендритных клеток. Трансфекция гена такого цитокина в раковые клетки вызывает синтез в них цитокина в большом количестве, активирующего дендритные клетки у пациента, для уничтожения раковых клеток. Это может стать мощной вакциной против раковых клеток.

Приготовление РHK -вакцины на основе дендритных клеток

1. Из раковых клеток пациента выделяют мРНК. Для этого достаточно несколько раковых клеток. Затем мРНК искусственно размножают в условиях лаборатории.

2. Выращивают в культуре дендритные клетки, полученные от этого пациента. Насыщают дендритные клетки путем введения в них мРНК, т.е. копии гена белка-антигена раковой клетки. Этот ген в самой клетке вызывает синтез белка-антигена по схеме: мРНК — белки. Затем происходит его разделение, т.е. процессинг, на мелкие фрагменты. В дендритные клетки можно легко ввести мРНК с помощью обезвреженного вируса гриппа. При этом в лабораторных опытах у 90% дендритных клеток синтезировалось значительное количество белков-антигенов.

Когда вакцина введена в организм пациента, модифицированные дендритные клетки легко распознают раковые клетки, стимулируют к массированной атаке цитотоксические Т-лимфоциты, а также выработку антител на клетки рака и надежно уничтожают их.

РНК-вакцина компании Merix появится на рынке не ранее 2006 г. при соблюдении ныне действующих условий испытания и регистрации. Так как рак является «весьма серьезной болезнью, в случае получения выдающихся результатов во время клинических испытаний этот процесс может быть ускорен».

Еще не начато тестирование этой технологии вакцинирования на пациентах. Но клинические испытания безопасности вакцины проводились: в исследовании принимали участие 30 пациентов, страдающих от рака предстательной железы и почек.

По словам доктора J. Vieweg, из Медицинского центра Дьюка университета США, вакцина не только прошла испытания на безопасность, но и привела к «некоторому замедлению» развития рака. Такого эффекта исследователи не ждали, так как в первоначальные испытания вакцины на безопасность были включены только пациенты, чьи раковые клетки не отвечали на традиционные методы лечения. J. Vieweg сказал: «Достигнутый эффект был весьма неожиданным».

Использование мРНК из раковых клеток вместо белка позволяет избежать описанных выше проблем. мРНК – главный компонент клетки, необходимый для синтеза белка в рибосомах. Работа с мРНК позволяет избежать проблемы

идентификации важного антигена на раковой клетке, а так как мРНК может быть искусственно размножена с помощью ПЦР в условиях лаборатории, для ее начального выделения достаточно всего нескольких раковых клеток из удаленной опухоли или материала из биопсии опухоли.

«Главным моментом является индивидуализированность этого метода уничтожения раковых клеток, – сказала доктор Isadore Pike, вице-президент клинического отдела. – Используя этот метод, вы точно знаете, что вероятность успеха при лечении конкретного пациента весьма высока, так как эта вакцина специально разработана таким образом, чтобы помочь излечить конкретного человека».<< ПредыдушаяСледующая >>
Внимание, только СЕГОДНЯ!