CC BY
64
24. Chiang Y.J., Nguyen M.L., Gurunathan S., Kaminker P., Tessarollo L., Campisi J., Hodes R.J. Mol Cell Biol. 2006; 26: 2037-2043.
25. Hsiao S.J., Poitras M.F., Cook B.D., Liu Y., Smith S. Mol Cell Biol. 2006; 26: 2044-2054.
26. Muramatsu Y., Ohishi T., Sakamoto M., Tsuruo T., Seimiya H. Cancer Sci. 2007; 98: 850-857.
27. Куимов A.H., Терехов С.М. Биохимия 2003;
68: 318-327.
28. De Rycker M., Price C.M. Mol Cell Biol. 2004; 24: 9802-9812.
29. Сидорова H.H., Фадеев A.O., Куимов A.H. Биохимия 2008; 73: 356-363.
30. Nottbohm A.C., Dothager R.S., Putt K.S., Hoyt M.T., Hergenrother P.J. Angew Chem Int Ed Engl. 2007; 46: 2066-2069.
C.H. Новиков
ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ ПРОТИВООПУХОЛЕВЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ МАТРИЦЫ ПИРАЗИН-СВЯЗЫВАЮЩИХ ТРАНСПОРТНЫХ БЕЛКОВ
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, г. Санкт-Петербург
Современная тенденция развития фармацевтических нанотехнологий свидетельствует о больших перспективах использования в клинической практике новых лекарственных препаратов, ассоциированных с белковой матрицей-носителем (Платэ и др., 2001). Дальнейшие исследования в этом направлении, с одной стороны, могут привести к резкому удешевлению и значительному повышению эффективности действия лекарственных средств, с другой - к снижению нежелательных побочных эффектов (Новиков, 2004). Некоторые из алкилпроизводных пиразина (C4H4N2) обладают выраженной физиологической активностью и являются высоко перспективными средствами в терапии ряда социально значимых заболеваний, в первую очередь, - онкологических (Касьяненко и др., 2002; Yamaguchi et al., 2003). Пиразин-связывающие белки (pyrazine-binding proteins, PyrBP) относятся к семейству низкомолекулярных транспортных белков с М.м. 1822 кДа - липокалинов, осуществляющих адресный перенос гидрофобных физиологически активных соединений к органу- (ткани-).мишени в жидких средах (кровь, лимфа, слизь). В докладе представлен подробный анализ современного состояния экспериментальных исследований по генотоксичности 2,5-диметилпиразина (2,5-DMP), дано теоретическое обоснование перспектив создания новой группы противоопухолевых препаратов на основе 2,3,5,6-тетраметилпиразина (TMP, лигустразина), ассоциированного с рекомбинантным пи-разин-связывающим белком. Рассмотрены принципы конструирования новых лекарственных соединений в составе полимерной матрицы PyrBP (Новиков, 2005). Особое внимание уделено разработке неинвазивных (ингаляционных) методов введения данного комплекса и результатам экспериментальных работ по выделению в клетках обонятельной выстилки и легочной ткани млекопитающих специфических рецепторов к PyrBP (Boudjelal et al., 1996).
Н.Ю. Анисимова1, М.В. Киселевский1, O.K. Жукова1, A.B. Соснов2, А.А. Гах2
ФAPMAKOЛOГИЧECKИ З^ЧИМЫЕ БИОМИШЕПИ ДЛЯ TEPAПИИ ГOPMOПOPEЗИCTEПTПOГO PAKA ПPEДCTATEЛЬПOЙ ЖЕЛЕЗЫ И ДЕЙСТВУЮЩИЕ HA ПИХ TAP^T^^ ^E^PA™
1 Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН, Москва Исследовательский Институт Химического Разнообразия, Химки
Oak Ridge National Laboratory, USA
Рак предстательной железы (РПЖ) занимает 3-4 место в мировой структуре заболеваемости злокачественными новообразованиями среди мужского населения. В США — 1-е место по заболеваемости
(около 300 тыс. больных в год), в Западной Европе — 1-2 места (около 200 тыс. больных в год). В России РПЖ за последние 10 лет занимает первое место по приросту заболеваемости и четвертое в ее структуре.
Основными факторами риска развития РПЖ являются: генетическая предрасположенность, возраст, расовая принадлежность, так называемая «западная» диета, отличающаяся дисбалансом в сторону увеличения процентного содержания белков мяса, молока, жира и кальция, увеличение частоты возникновения и длительности воспалительных процессов, малоподвижный образ жизни, что приводит, в частности, к увеличению концентрации тестостерона в крови.
Основой первичной терапии является хирургическое удаление пораженного органа и/или гормонотерапия. Применение антиандрогенных препаратов обусловлено их конкуренцией с метаболитом тестостерона дигидротестостероном за сайты связывания андрогенных рецепторов на поверхности клеток предстательной железы. Этот факт на начальных этапах терапии приводит к снижению чувствительности клеток к соответствующему лиганду за счет уменьшения репликации андрогеновых рецепторов, снижению концентрации тестостерона и, в результате, к стабилизации опухолевого процесса. Однако данный терапевтический подход с течением времени, приводит к накоплению в опухоли гормон-резистентных клеток, что выражается в рецидивировании опухолевого процесса, часто осложненного появлением метастаз. Создание эффективных на этом этапе химиотерапевтических препаратов требует понимания механизмов развития гормонорезистентности и выявления фармакологически наиболее значимых для терапии мишеней.
На рис.1 приведена схема, показывающая 6 возможных путей развития резистентности раковых клеток к действию андрогенов.
1. Увеличение «чувствительности» андрогено-вых рецепторов. Даже небольшое количество тестостерона за счет усиления активности 5-редуктазы обеспечивает локальный высокий уровень дегидроте-
Рис.1. Возможные пути развития резистентности раковых клеток к действию андрогенов
стостерона и приводит к увеличению продукции клеткой андрогеновых рецепторов.
2. Утрата андрогеновыми рецепторами специфичности. В результате мутации андрогеновые рецепторы раковых клеток утрачивают строгую специфичность и способны активироваться не только андрогенами, но и другими стероидами, факторами роста (EGF), цитокинами, концентрация которых в крови часто очень значительна.
3. Утрата способности опухолевых клеток к апоптозу. Это происходит из-за угнетения РТЕК (гена опухолевой супрессии), что ведет к повышению активности фосфатидил-инозитол киназы 3, повышению Ак и усиленной экспрессии Вс12 (антиапоптоти-ческого протеина). В результате - опухолевые клетки теряют способность к апоптозу.
4. Нейропептиды. Нейроэндокринные клетки могут синтезировать нейропептиды, такие как серотонин и бомбезин, способные активизировать деление «спящих» раковых клеток ткани предстательной железы.
5. Обусловлен корегуляторами. Дисбаланс между коактиваторами и корепрессорами, которые функционируют как система сигналов между андрогено-выми рецепторами и генами транскрипции, может приводить к гиперреакции в ответ на стимуляцию рецептора низкой концентрацией соответствующего лиганда.
6. Регенерация стволовых клеток. Стволовые клетки ткани предстательной железы, не имеющие на мембране рецепторов к андрогенам и факторам апоп-тоза и достаточно медленно делящиеся, могут дать начало популяции раковых клеток, нечувствительных к гормональной и радиационной терапии.
Таким образом, не подлежит сомнению тот факт, что в настоящее время терапия гормон-резистентного РПЖ представляет собой весьма актуальную проблему. Практикующими врачами намечены принципиальные подходы к терапии этого вида рака, что требует наличия широкого арсенала действенных лекарственных средств (Бикалутамид, антиандрогены, кортикостероиды, эстрогены, кетоконазол, кальцитриол и др.). Таргетная терапия данного метода нацелена в основном на прерывание лиганд-независимой фосфо-риляции андрогенновых рецепторов - как воздействуя на рецепторы факторов роста, так и напрямую, - прерывая сигнал к трансдукции. «Обходной» путь активации данной формы ракового процесса предполагается купировать, используя специфические ингибиторы Вс12. Возможно также применение дестабилизаторов белка теплового шока 90 и веществ, ингибирующих активность остеокластов. Для предотвращения васкуляризации опухоли предложено использовать антитела к эндотелиальному фактору роста и вещества-антагонисты к эндотелиальному рецептору. Для стимуляции иммунной системы, усиливающей распознавание раковых клеток, предлагается использовать вакцины и ростовые факторы.
К настоящему времени сформулированы преимущественные направления воздействия современных
терапевтических средств для лечения гормон-резистентного РПЖ. Наиболее значительно представлены вещества, обеспечивающие ингибицию митотической активности, ангиогенеза и сигналов трансдук-ции от андрогеновых рецепторов, а также индукторы апоптоза.
Для терапии РПЖ предлагается применение лекарственных веществ разделенных в соответствии с механизмом воздействия на следующие группы:
• ингибиторы и деграданты андрогеновых рецепторов, действующие на различные рецепторы, включая измененные;
• ингибиторы факторов роста;
• вещества, действующие на клеточный цикл деления;
• комбинированный подход.
Весьма перспективными представляются препараты - ингибиторы факторов роста. Целями их действия могут являться: PSMA (антиген, специфичный для мембраны клеток предстательной железы), GF (фактор роста), VEGF(рецептор фактора роста эндотелия сосудов), PDGFR (рецептор тромбоцитарного фактора роста), EGFR (рецептор эпидермального фактора роста), ET-R (рецептор эндотелия), RTK (рецептор тирозин-киназы), HDAC (гистон-диацетилаза), Lu (люте-тиум) и mTOR ( от англ. mammalian target of rapamycin).
Многими исследователями признается наиболее обоснованным комбинированный подход к терапии гормон-резистентного РПЖ - использование препарата—ингибитора фактора роста и химиотерапевтического средства. Например, в настоящее время проводится исследование эффективности схемы «доцетаксел + тали-домид». Отмечено снижение уровня ПСА, удлинение времени до прогрессирования опухолевого роста и средней выживаемости больных.
Таким, образом, все вышеизложенное доказывает, что в настоящее время весьма актуальной является задача создания новых лекарственных препаратов для терапии гормон-резистентного РПЖ.
Поиску подходов для решения этой задачи посвящен проект, участниками которого являются сотрудники Исследовательского Института Химического Разнообразия, Российского Онкологического Научного Центра имени Н.Н. Блохина РАМН и Oak Ridge National Laboratory (США). Тема данного проекта сформулирована следующим образом: «Разработка новых ингибиторов протеиновых киназ в ряду гетероциклических соединений, включая фторсодержащие, в качестве противоопухолевых средств», а целью проекта является создание новых средств терапии рака предстательной железы. Основные этапы проекта включают отбор, синтез, скрининг и оптимизацию новых потенциальных лекарственных соединений. Текущей задачей проекта является создание новых веществ подавляющих рост гормонрезистентных клеток рака простаты. Ее решение планировалось в 2 этапа: скрининг наиболее перспективных химических веществ и их тестирование in vitro. В настоящее время
для дальнейшего исследования отобраны около 7000 веществ. Основной принцип отбора - потенциальное действие на фармакологически значимые мишени цикла деления гормонрезистентных клеток рака простаты (PC-3, DU-145). Эти вещества будут протестированы на чувствительность клеточных линий РПЖ и индуцирование килерной активности лимфоцитов.
На рис. 2 представлено распределение препаратов, индуцирующих цитотоксическую противоопухолевую активность натуральных киллеров, в зависимости от молекулярной мишени их воздействия.
Представленная схема демонстрирует, что наибольшее количество активных веществ является соединениями, нацеленными на ингибирование топои-зомеразы I, полимеризацию тубулина и стабилизацию микротрубочек.
Представление о значимых молекулах-мишенях воздействия потенциальных лекарственных препаратов сформулировано как восстановление способности клеток к апоптозу после активации соответствующей целевой молекулы. Так, стимуляцию Akt, активирующего некоторые анти-апоптототические протеины, тормозит перифозин. Антиапоптотические протеины Bcl XL, Bcl2 угнетает облимерсен. NF-kB -угнетают бортезомиб и талидамид, а mTOR, стимулирующий клеточную пролиферацию, угнетается рапамицином, СС1-779. Было также установлено, что трихостатин А индуцирует в раковых клетках апоптоз, стимулируя экспрессию р53 и протеолиз р21, а также усиливает каспазную активность.
Для лечения рака предстательной железы наряду с химио- и радиотерапией, хирургическими методами лечения, оправданным является применение методов иммунотерапии. Особенно это актуально при лечении гормон-резистентного рака, когда гормоно- и радиотерапия неэффективны. Одним из основных иммуно-терапевтических средств, можно считать введение больному аутологичной вакцины из дендритных клеток. Сначала осуществляют генерацию дендритных клеток in vitro из циркулирующих в периферической крови клеток-предшественников. Затем их нагружают антигеном и вводят пациенту внутривенно 3-х кратно, с интервалом в 2 недели.
l-anroyl ГэггЛетаи-
4JH ■одппа fk'^rryiiep . Ч” т ■шрш ш
муРвО ft Ь * % tJH -і C№
ml ОН ■ r *?* * ■■ + : ■r,SL л » *+ * - fi— * ' і оросннпэтве сі
М tapped * ■ rJUMritnng Aganhi Г tixm інАгпмілЛвн rti/Ыемв - D ft Plfl рЫ Ор0вОГ№ПК« 1
Рис.2. Lg (СС50) активно исследуемых веществ, действующих на мишени гормонорезистентных клеток PC-3 и DU-145
В настоящее время уже намечены пути оптимизации методов таргетной терапии. Потенциал этого подхода очень велик. Так, предполагается, что наноустройства на основе дендримеров позволят распознавать раковые клетки, определять причины рака и локализацию опухоли, доставлять лекарства к биомишени и оценивать результат терапии (например подтверждать апоптоз раковых клеток). Созданные модели наночастиц позволяют подтвердить эти пред-
положения и свидетельствуют о повышении эффективности терапевтического воздействия в 5-10 раз. Разработаны формы терапевтических наночастиц (ли-посомы, фуллерены), включающие лекарственные средства без образования химических связей. Однако, хотя для терапии РПЖ ведутся разработки экспериментальных транспортных систем, к настоящему времени проблема доставки лекарств для лечения гормонорезистентного РПЖ не является решенной.
Е.В. Моисеева
ТЕСТИРОВАНИЕ ПРЕПАРАТОВ С ПРОТИВООПУХОЛЕВОЙ И/ИЛИ ИММУНОМОДУЛИРУЮЩЕЙ АКТИВНОСТЬЮ НА СИСТЕМЕ СПОНТАННЫХ МЫШИНЫХ МОДЕЛЕЙ РАКА МОЛОЧНЫХ ЖЕЛЕЗ И ЛИМФОЛЕЙКОЗА
Институт Биоорганической Химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова, Москва
Неоплазма переходит в фазу безудержного роста и метастазирования благодаря эффективному взаимодействию раковых клеток с элементами стромы, включающей разнообразие воспалительных реакций как явное проявление имунного ответа организма хозяина на опухоль. Известно, что опухолеассоциированные лейкоциты могут как ингибировать, так и стимулировать опухолевый рост. Поэтому оригинальная четырех-ступенчатая система тестирования препаратов с предполагаемой противоопухолевой и/или иммуномодулирующей активностью была разработана с целью выявить как прямое, так и опосредованное действие исследуемых субстанций на рост опухоли, включая спонтанный рак молочных желез (РМЖ) и лимфолейкоз (ЛЛ) мышей линий BLRB/BYRB и CBRB. Нулевой цикл- тестирование противоопухолевых препаратов (ПП) in vitro на краткосрочных культурах РМЖ и ЛЛ, с одной стороны, и на культурах иммунных клеток как интактных мышей, так и опухо-леносителей, с другой. Параллельно ПП тестируют на 1 этапе in vivo: на стартовых (летальных и полуле-тальных), предстартовых перевиваемых терапевтических и хирургических сингенных моделях РМЖ и ЛЛ. При получениии обнадеживающих результатов тестирование проводят на 2-м этапе - уже на спонтанных моделях РМЖ. В качестве заключительного этапа проводят тестирование ПП на предопухолевых моделях: самках мышей линий BLRB/BYRB с 90/95% частотой РМЖ и 10/5% частотой ЛЛ. Последний этап особенно рекомендуется для субстанций с предполагаемой иммуномодулирующей активностью.
Представленный доклад был посвящен описанию нашей оригинальной системы мышиных биомоделей фамильного (семейного) РМЖ человека и новым способам тестирования и анализа действия ПП препаратов с использованием этой системы. Не вдаваясь в подробности, здесь будут представлены основные
положения представленных слайдов с краткими описаниями.
При обсуждении положительных и отрицательных сторон различных биомоделей сразу возникает ряд вопросов:
• Какие виды мышиных моделей РМЖ существуют? Какую лучше выбрать при проведении испятания данного ПП?
• Каковы критерии адекватности мышиной модели человеческому заболеванию?
• Почему каждая из имеющихся моделей по отдельности не удовлетворяет этим критериям?
• Для чего нужен комплекс мышиных моделей с различными характеристиками?
Виды мышиных моделей РМЖ, приведем их краткий перечень:
А - Традиционные:
• “Спонтанные” (MMTV - зависимые). Наиболее известный представитель - линия мышей C3H, которая при содержании в SPF (specific pathogen free) условиях, естественно, теряет экзогенный ретровирус и, заодно, и высокую частоту «спонтанного» (то есть, развивающегося естественным, не зависящим от экспериментатора) РМЖ.
• Индуцированные химическими мутагенами.
• Перевиваемые: 1) мышь -> мышь; 2) человек -> мышь (с использованием иммунологически некомпетентных линий мышей Nude и SCID), при этом по месту перевивки различают эктотопические и ортотопические модели.
Б - Современные: генетически измененные модели бывают трансгенные (чужеродный ген экспрессируется в геноме мыши) и нокаутные (интересующий исследователя ген «выбивается» из генома мыши, или инактивируется). При этом различают два класса моделей:
