Molekule, ki niso bile tam, ali kako zdraviti rak z matematiko

Kljub dejstvu, da so danes najpogostejše oblike zdravljenja raka še vedno operacije in kemoterapija, so upanja svetovne znanstvene skupnosti v boju proti glavni bolezni 21. stoletja usmerjena v povsem drugačni smeri - do tako imenovane ciljne terapije.

Kaj, v resnici, primer. Klasične metode, kot so kirurgija, sevanje ali kemoterapija, poskušajo ubiti rakave celice, "premakniti vse živi bitji na njihovo pot", ki povzročajo grozljive stranske učinke v preostalem telesu. Ciljano zdravljenje - v bistvu ime, ki namiguje na bistvo - vpliva samo na specifične mehanizme, ki se pojavljajo v prizadetih celicah, skoraj brez vpliva na njihove zdrave sosede.

Znanstveniki v farmacevtski industriji dosegajo ta "ciljni" učinek na različne načine. Nekateri razvijajo zdravila, ki zavirajo delo beljakovin, ki sproža proces nenormalne celične delitve. Drugi iščejo snov, ki lahko blokira nastanek novih plovil, ki zagotavljajo prehrano in rast tumorja. Tretji premik precej temeljito: ustvarjajo edinstvene biomolekule - tako imenovana "monoklonska protitelesa", ki telesu omogočajo samoocenjevanje bolezni (tako kot se naš imunski sistem na primer odziva na nekatere SARS).

(2 fotografije skupaj)

Slednja strategija se zdi najbolj obetavna za svetovno znanstveno skupnost, saj daje pozitivne napovedi popolnega zdravljenja raka celo v kasnejših fazah. In to je v tej smeri Ruska družba BIOCAD (mi o njej že piše), ki že več kot 15 let uspešno razvija edinstvena zdravila na osnovi monoklonskih protiteles za zdravljenje raka, avtoimunskih in drugih bolezni.

Kakšna je to čarobna protitelesa? Vse je zelo neprivilno tukaj.

Na našem planetu je več živali, ki ne dobijo raka. Na primer, lame. Naravno imajo protitumorna monoklonska protitelesa, ki jih ščitijo. Človeško telo ne tvori takšnih protiteles. Zato je za zdravljenje ljudi zaradi raka potrebno umetno "implantirati" ta ista monoklonska protitelesa.

Vendar obstaja nekaj težav. Protitelesa, pridobljena iz živali, se ne morejo preprosto uporabiti za zdravljenje ljudi - negativni učinki neupoštevanja proteinov s strani človeškega imunskega sistema lahko presegajo terapevtski učinek. To pomeni, da je treba rešiti problem humanizacije - preoblikovanje živalskih protiteles v človeško na tak način, da odstranimo njihove negativne lastnosti, obenem pa ohranimo uporabne. Da bi to naredili, je potrebno razumeti, katera protitelesa so na splošno tako pri človeku kot pri živalih. Kljub identiteti prvotnih genov protiteles pri vseh ljudeh se proces mutacije pojavlja posamično. Posledično na milijone delcev beljakovinske verige, ki ima edinstveno strukturo, oblikujejo z mešanjem neskončno število kombinacij, od katerih se lahko vsaka izkaže za najbolj univerzalno zdravilno molekulo.

Tu je treba brez pretiravanja opozoriti, da pri reševanju te najzahtevnejše naloge analize raznovrstnosti protiteles pri ljudeh in živalih ruski znanstveniki iz BIOCAD "tri korpuse" pred celim svetom. Od leta 2012 laboratoriji podjetja razvijajo knjižnico človeških protiteles, ki je trenutno največja na svetu. Knjižnica je zbirka milijard genov različnih protiteles, od katerih je vsaka individualna in je dejansko zastopana v človeški krvi. Iste knjižnice nastanejo iz lamina monoklonskega protitelesa.

S temi edinstvenimi podatki, zbranimi od več kot 2.000 donatorjev, znanstveniki identificirajo najbolj vsestranske kombinacije fragmentov verige humanih proteinov in jih uskladijo s živalskimi protitelesi, da bi dobili želeno zdravilno formulo.

Izvajanje takšne analize zahteva ne samo biološko znanje, temveč tudi uporabo matematičnega aparata. Zahvaljujoč dosežkom bioinformatike in visokokakovostne opreme v laboratorijih podjetja, znanstveniki pripravijo večstopenjsko analizo možnih spojin in identificirajo kombinacije, ki bodo dale najboljše rezultate na celotno "človečnost" protitelesa in njegove specifične lastnosti. Za takšne "uspešne kandidate" na tridimenzionalnih strukturnih modelih strokovnjaki natančno napovedujejo, kako bodo nastali "hibridi" postali aktivni in bodo našli tudi načine za povečanje njihove učinkovitosti. In že po rezultatih matematičnega izbora in računalniškega modeliranja celotne raznolikosti molekul, se identificirajo nekatere najbolj obetavne variante, ki so že sintetizirane v laboratorijskih pogojih. Naslednji korak, ki se namerno premika BIOCAD danes, prehod iz humaniziranih molekul na neposredno človeške, to je popolno zavračanje živalskih protiteles. Zahvaljujoč stalnemu širjenju knjižnične kode človeških protiteles ter metodah matematičnega modeliranja in molekularnih izboljšav, ki jih je razvila družba, bo to v bližnji prihodnosti postalo možno..

Prej se je podjetje naučilo, kako pridobiti učinkovite molekule protiteles v količini, ki zadostuje za zdravljenje tisoč bolnikov v Ruski federaciji in v drugih državah. Obstaja osnova za hitro prenašanje molekul velikih potencialov bolnikom, ki služijo kot osnova za uspešne inovativne projekte razvoja zdravil. Tako so znanstveniki uspeli hitro izvesti postopek, vzpostaviti proizvodnjo, uspešno opraviti klinične študije in dati na trg prvi bioanalogram sintetičnega zdravila Rituksimab (uporablja se za zdravljenje limfoma) in v bližnji prihodnosti sproščanje nove zdravilne učinkovine, analoga zdravila Bevacizumab (zdravljenje rak na črevesju).

Skozi prizadevanja znanstvenikov danes v kliničnih razmerah se razvija več kot 10 zdravil z molekularno usmerjenim delovanjem. Preizkušajo več. Njihov pojav na farmacevtskem trgu se pričakuje v prihodnjih letih. In z njimi - in priložnost, da govorimo o popolni zmagi nad glavno boleznijo XXI stoletja.

Glej tudi - Kako in kje v Rusiji rakaste droge