CC BY
38
АЛЬФА-ИММУНОТЕРАПИЯ И «МОЛЕКУЛЯРНЫЙ КОНСТРУКТОР» ДЛЯ СОЗДАНИЯ РЕАГЕНТОВ НАЦЕЛЕННОГО ДЕЙСТВИЯ
С.М. Деев
Институт биоорганической химии им. М.М.Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН,
E-mail: deyev@ibch.ru
Развитие молекулярной медицины диктует необходимость создания препаратов для нацеленного воздействия на клетки-мишени. Это в полной мере относится к противоопухолевой терапии. Разрабатываемые соединения должны не только обеспечивать высокоточное распознавание патогенных тканей, но и обладать совокупностью заранее заданных характеристик: оптимальным временем циркуляции в организме, низким накоплением в здоровых органах, стабильностью в крови. Для этого путем рационального дизайна в соответствии с запрограммированными свойствами следует конструировать соединения с нужной молекулярной массой, зарядом, гидрофильностью, сродством к рецепторам клеток-мишеней. В дополнение к сказанному надо учесть, что анализ исследований по противораковой терапии с помощью цитотоксических агентов приводит к выводу, что наиболее эффективными являются способы комбинированной терапии, когда используются агенты различной природы, например, радиоизотопы и химические препараты или радиоизотопы и белки, обладающие цитотоксическим действием на раковые клетки. Следовательно, желательно обеспечить возможность одновременной доставки с помощью одних и тех же адресующих молекул различных терапевтических агентов.
Разрабатывается новый подход к диагностике и лечению опухолевых заболеваний, базирующийся на использовании модуля рибонуклеазы барназы из Bacillus amyloliquefaciens и ее природного ингибитора белка барстара, имеющих исключитеьно высокое сродство друг к другу (Kd=10"14 М), что позволяет получать на его основе сложные белковые комплексы, обладающие одновременно несколькими функциями. Идея состоит в том, что один компонент запрограммированного соединения присоединяется к барназе, а другой - к барстару. Они могут быть независимо наработаны в биотехнологических продуцентах, затем, если необходимо, модифицированы (например, присоединением радиоизотопа), после чего путем их ассоциации получается стабильный надмолекулярный комплекс, обладающий совокупностью требуемых свойств. Такие соединения, с одной стороны, могут быть использованы для диагностики, а с другой - для терапии злокачественных новообразований путем доставки либо визуализирующих, либо действующих агентов к раковым клеткам.
HER2/neu - раковоассоциированный антиген клеточной поверхности, который гиперэкспрессирован во многих человеческих карциномах, таких как рак молочной железы, легких, желудка, яичников, простаты. Гомогенное распределение в опухолевой массе и низкий уровень экспрессии в нормальной ткани позволяют рассматривать HER2/neu как оптимальную мишень для иммунодиагностики и иммунотерапии злокачественных новообразований.
На основе предложенного принципа были сконструированы генно-инженерные мини-антитела, имеющие один, два или три участка (валентности), узнающие онкомаркер HER2/neu. На модельных животных с опухолями рака груди и яичника человека показана высокая избирательность накопления полученных противораковых рекомбинатных антител: соотношение накопления мультивалентных мини-антител, несущих радиоизотоп технеций-99т, в опухоли и в крови составило 27:1 (для природных антител ~ 2,5 : 1) [ 1 ]. При этом выяснилось, что присоединение барназы к фрагментам мини-антитела не только не ухудшает их иммунохимические свойства, но и повышает их стабильность [2].
Сконструирован рекомбинантный белок, состоящий из одноцепочечного анти-HER2/neu мини-антитела и двух молекул рибонуклеазы барназы. Установлено, что этот иммуноконъюгат оказывает избирательное токсическое действие на раковые клетки, гиперэкспрессирующие HER2/neu, - у модельных животных с опухолью рака молочной железы наблюдалось 75%-ное торможение роста опухолей.
Для визуализации онкомаркеров сконструирован флуоресцирующий белок EGFP-барстар, который сам по себе не проявляет неспецифического связывания с клетками, но в сочетании с белком анти-НЕ112/пеи-мини-антитело-барназа надежно детектирует раковый маркер на поверхности опухолевых клеток. Белок EGFP-барстар является универсальным визуализирующим агентом для любого рекомбинантного белка, в состав которого входит барназа. Таким образом, меняя специфичность антитела, слитого с барназой, можно менять специфичность визуализирующей системы.
В настоящее время на основе «молекулярного конструктора» создаются надмолекулярные комплексы для доставки к опухолям коллоидного золота, красного флуоресцентного белка mRFP, экзотоксина А, альфа-излучателей.
Работа поддержана РФФИ (№ 05-04-48542а, 06-04-49686-а), SNSF (# IB73AO-110842/1) и программой РАН «Фундаментальные науки - медицине».
1. Deyev S.M., Waibel R., Lebedenko E.N., Schubiger A.P., Pliickthun A. Design of multivalent complexes using the bamase-barstar module. Nature Biotechnology, v. 21, No 12, p. 1486-1492(2003).
2. Martsev S.P., Tsybovsky Y.I., Stremovsky O.A., Odincov S.G., Balandin T.G., Arosio P., Kravchuk Z.I., Deyev S.M. Fusion of the antiferritin antibody VL domain to barnase results in enhanced solubility and altered pH-stability. Protein Engineering Design and Selection, v. 17, p. 85-93 (2004).
