Самая главная молекула. От структуры ДНК к биомедицине XXI века - Максим Франк-Каменецкий

Здесь необходимо пояснить, что, в отличие от рецепторов В-клеток, рецепторы Т-клеток (РТК) распознают не сам белок-антиген как таковой. РТК распознает отдельные пептиды, содержащие примерно по 10 аминокислотных остатков, нарезанные из белка-антигена. Именно такие пептиды презентуются на поверхности клетки, в которой экспрессируется белок-антиген, специальным белковым устройством, составляющим важнейшую часть иммунной системы, которым оборудована каждая клетка. Это устройство носит название «главный комплекс гистосовместимости», сокращенно: ГКГС. Вот такой презентуемый с помощью ГКГС пептид и распознает рецептор конкретной Т-клетки. В зависимости от типа Т-клетки такое распознавание приводит либо к наработке Т-киллеров, способных убивать клетки, презентующие этот конкретный пептид, либо, если распознавшая пептид клетка сама есть Т-киллер, – к непосредственному убийству клетки. Как же будет работать персонифицированная антираковая вакцина?

Выделенная из клеток опухоли пациента ДНК секвенируется, и ее последовательность сравнивается с последовательностью ДНК из нормальной клетки пациента. Таким образом идентифицируется множество неоантигенов. Как было только что объяснено, такими неоантигенами служат не полные белки, а короткие пептиды, состоящие из примерно 10 аминокислотных остатков. Все пептиды, имеющие последовательности, содержащие аминокислотные замены, по сравнению с пептидами, которые соответствуют ДНК нормальных, нераковых клеток пациента, входят в лонг-лист кандидатов на вакцину. С помощью специальной компьютерной программы из этого лонг-листа выбирают шорт-лист пептидов, обладающих наибольшим сродством к ГКГС. Так получают 5–10 пептидов, которые должны в наибольшей степени стимулировать иммунную систему пациента на то, чтобы она атаковала клетки опухоли. Затем отобранные пептиды синтезируют, и смесь их всех или только нескольких из них и представляет собой антираковую вакцину, которую вводят пациенту. Весь это путь уже пройден в опытах на мышах, и уже начаты клинические испытания на больных. Довольно скоро должно стать ясно, оправдывает ли эта радикально новая иммунотерапия рака возложенные на нее ожидания.

И метод блокады контрольных точек иммунитета, и метод антираковых вакцин основан на использовании в полной мере собственного потенциала иммунной системы пациента. Упорно разрабатывается еще более радикальный подход, восходящий к ранним попыткам иммунотерапии, которые делал Розенберг и о которых мы упоминали выше. Идея состоит в том, чтобы извлечь Т-киллеры из крови пациента и как-то с ними проманипулировать. Розенберг просто размножал Т-киллеры и потом вводил их обратно пациенту. А что, если провести манипуляции с геномом Т-клеток, заменив имеющийся у них ТКР на ТРК, узнающий с большой эффективностью антиген, присущий данной опухоли пациента и к тому же посылающий мощный сигнал внутрь Т-клетки, к ее ДНК, сигнал об усиленном размножении? Такая технология, разработанная в Институте им. Вейцмана в Израиле, представляет собой высший пилотаж использования генетически модифицированных клеток для терапии рака. Она получила название «Технология химерного антигенного рецептора Т-клеток» или, сокращенно, ХАР-Т.

Хотя громадный потенциал технологии уже был продемонстрирован на пациентах, пока что это слишком грозное оружие в борьбе с раком, чтобы его можно было внедрять в практику. Если генетически модифицированные Т-киллеры обнаруживают даже ничтожное присутствие антигена на поверхности здоровой клетки, они набрасываются на нее и расправляются с ней. В результате несколько пациентов умерло в ходе клинических испытаний. Но в то же время имеется замечательный случай успешного применения этой технологии, информация о котором облетела в свое время все мировые СМИ.

Это произошло в Лондоне в 2015 году. В возрасте трех месяцев девочка Лайла заболела чрезвычайно острой формой лейкемии. Никакие стандартные методы лечения болезни не помогали, и казалось, что ребенок обречен. Даже иммунотерапия не работала, поскольку у ребенка почти не вырабатывались свои собственные Т-клетки. Тогда доктора, заручившись согласием родителей девочки и контролирующих органов, пошли на отчаянный шаг. Они связались с исследователями, незадолго до того разработавшими новый вариант технологии ХАР-Т, направленной как раз на лечение лейкемии, в котором не требовалось использовать Т-клетки пациента. Как такое может быть? Ведь введение в организм Т-клеток донора вместо собственных Т-клеток пациента должно вызывать сильнейшую реакцию отторжения! Чтобы избежать этого, исследователи, используя технологию редактирования генома (только использовалась не новейшая технология КРИСПР-кас, о которой мы подробно говорили в главе 10, а одна из более ранних технологий), так изменили геном Т-клеток донора, несущих химерный рецептор, что на этих Т-клетках не презентовались белки-антигены донора. Иными словами, исследователям удалось сделать Т-клетки-невидимки, не распознаваемые иммунной системой пациента.

Результат превзошел самые смелые ожидания. Лайла выздоровела и уже больше года развивается совершенно нормально. Совсем недавно в той же больнице удалось проделать то же самое еще с одним ребенком. Следует еще раз подчеркнуть, что подобные случаи пока единичны и метод ХАР-Т пока далек от внедрения в медицинскую практику. Но, безусловно, у этого метода огромный потенциал.

ДНК и сердце

Сколь же многолика ДНК! Она вызывает восхищение тем, как ладно «сработана», она производит переворот в медицине и сельском хозяйстве. Но, подобно некоему языческому божеству, ДНК может вселять и почти мистический ужас. Ведь подумать только, достаточно произойти ничтожному изменению в ее химическом строении – и из блага она оборачивается страшным злом. Человек ничего не подозревает, беспечно предается земным радостям, а в его ДНК уже сидит зловредный ген, из-за которого он умрет в расцвете лет. В отличие от мифических богов, ДНК чужды такие понятия, как милосердие и справедливость. По ее неотвратимым законам злой рок, постигший отца, подчас нависает и над сыном.

Если в прошлом, да часто и теперь, люди были убеждены, что все их беды – от бога, от дурного глаза или от их собственных грехов, то теперь нам все больше приходится привыкать к мысли, что наши беды от ДНК, от генов. Это относится не только к раку или к серповидно-клеточной анемии. Повреждение генов играет ключевую роль во втором наряду с раком главном бедствии рода человеческого – атеросклерозе, в особенности раннем.

Ранний атеросклероз развивается у людей, у которых поврежден ген, отвечающий за строение специального рецептора, расположенного на поверхности клеток, главным образом клеток печени. Эти рецепторы распознают особые жировые тельца, циркулирующие в крови, так называемые липопротеины низкой плотности (ЛНП), которые буквально «нашпигованы» молекулами холестерина. В результате связывания со своими рецепторами частицы ЛНП попадают внутрь клеток, где доставленный ими холестерин утилизируется для производства гормонов и для других целей. Поврежденный ген производит дефектный рецептор, неспособный связывать ЛНП. Это приводит к накоплению в крови ЛНП и, следовательно, к резкому повышению уровня холестерина. Холестерин начинает осаждаться на стенках кровеносных сосудов, что ведет к атеросклерозу. Такой больной, клетки которого полностью лишены рецепторов ЛНП, умирает от осложнений, вызванных атеросклерозом (в частности, от инфаркта), не достигнув и 20-летнего возраста.

Такое встречается, к счастью, очень редко – в среднем у одного человека на миллион. Ведь для этого необходимо, чтобы поврежденными оказались оба гена рецептора ЛНП: и полученный от мамы, и полученный от папы. Как говорят генетики, человек должен быть гомозиготен по поврежденному гену. Гораздо чаще, в одном случае на 500, встречаются люди, гетерозиготные по гену рецептора ЛНП, т. е. получившие поврежденный ген только от одного из родителей. При этом исправный ген обеспечивает половинное, по сравнению с нормой, число исправных рецепторов ЛНП. Как правило, в этом случае атеросклероз развивается к 40–50 годам.

Конечно, далеко не всегда инфаркт – от генов. Но именно исследование раннего, наследственного атеросклероза привело к открытию рецепторов ЛНП, их ведущей роли в регуляции уровня холестерина в крови. А это, в свою очередь, окончательно доказало, что именно уровень холестерина является решающим фактором в развитии болезни.

Все это поставило на новую, строго научную основу работу по поиску путей профилактики атеросклероза. Один путь – повысить число рецепторов ЛНП. Уже давно широко используются препараты, известные под общим названием статины (ловастатин, мевакор, зокор, аторвастатин, липитор, крестор), которые позволяют этого достичь (разумеется, если у больного есть хотя бы один исправный ген рецепторов ЛНП). Эти препараты уменьшают уровень холестерина у сотен миллионов пациентов во всем мире, существенно снижая смертность от инфаркта. Липитор стал первым в истории лекарством, официально получившим титул «средство, продлевающее жизнь» от американского Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов.