Том 3 (1129748), страница 59
Текст из файла (страница 59)
В нашемпримере у нормальных клеток имеется два механизма репарации повреждений, не позволяющихим перейти во вновь синтезируемую ДНК. Поэтому препараты, блокирующие репарационный путь 1,не вредят клетке. В опухолевой клетке, напротив, один из этих механизмов (номер 2) был инактивирован,что сделало ее генетически нестабильной. Поэтому при лечении препаратами, блокирующими первыймеханизм репарации, погибают только опухолевые клетки.
Даже если клетка не запустит программуапоптоза и продолжит делиться, ее дочерние клетки окажутся нежизнеспособными, так как унаследуютфрагментарные, неполные наборы хромосом.Если говорить более конкретно, то функция первого механизма репарации (в котором участвует белокPARP, см. текст) заключается в ликвидации однонитевых разрывов до того, как с ними столкнется репликативная вилка, а путь 2 есть не что иное, как рекомбинационный механизм репарации ДНК (см. рис. 5.53)в репликативной вилке, встретившей повреждение (для этого необходимы белки Brca2 и Brca1; болееподробно см.: H. E. Bryant et al., Nature 434: 913–916, 2005, и H. Farmer et al., Nature 434: 917–921, 2005).20.5. Лечение рака: сегодня и завтра 1927одним воздействием.
Более того, благодаря генетической нестабильности раковыеклетки могут выработать устойчивость к препаратам.Хуже того, клетки, на которые воздействовали одним противораковым препаратом, часто приобретают устойчивость не только к этому, но и к другим лекарствам, действию которых они никогда не подвергались. Такая множественнаялекарственная устойчивость часто коррелирует с амплификацией участка генома,содержащего ген Mdr1.
Этот ген кодирует связанную с мембраной транспортнуюATPазу из суперсемейства ABC-транспортеров (см. главу 11), которая выводитлипофильные препараты из клетки. Избыточная выработка этого белка (или другихбелков того же семейства) раковой клеткой может препятствовать аккумуляциивнутри клетки многих цитотоксических препаратов, делая клетку устойчивой к ним.Ген, кодирующий фермент дигидрофолатредуктазу (DHFR), может амплифицироваться в раковых клетках, например, при воздействии на них противораковогопрепарата метотрексата. Метотрексат связывается с DHFR, не позволяя ей связыватьфолиевую кислоту; амплификация приводит к тому, что концентрация ферментаповышается, в результате чего чувствительность клеток к этому препарату резкоснижается.20.5.5. Разработка новых методов терапии опирается на нашизнания о биологии ракаНаше понимание биологии раковой клетки и прогрессирования опухолислужит основой для разработки новых методов лечения болезни.
Эти методынеобязательно должны нацеливаться на нарушения регуляции клеточного циклаи систем репарации ДНК. Например, широко используются антагонисты эстрогенового рецептора (такие как тамоксифен) или блокаторы синтеза эстрогена,которые могут предотвратить или задержать повторное развитие рака молочнойжелезы, если раковые клетки экспрессируют рецепторы эстрогена. Этот метод такжепозволяет предотвратить появление новых опухолей молочной железы. Подобныепрепараты не убивают опухолевые клетки, но не дают эстрогену стимулироватьих пролиферацию.Самые большие надежды возлагаются на мощные и селективные способыубийства раковых клеток.
На модельных системах успешно опробовано нескольконовых способов воздействия на опухоль. Чаще всего использовались иммунодефицитные мыши, которым вводили опухолевые клетки человека. Многие из нихне имеют никакого медицинского применения, поскольку не уничтожали раковыеклетки непосредственно в теле больного, либо обладали сильными побочнымиэффектами, либо оказались слишком сложны в применении. Однако некоторыеиз них весьма эффективны. Один из подходов основан на том, что выживаниераковой клетки иногда зависит от определенного гиперактивного белка, которыйона вырабатывает.
Этот феномен известен как «привыкание к онкогену» (т. е.зависимость от онкогена). Блокирование активности этого белка может служитьэффективным средством лечения рака, если оно не слишком вредит нормальнымтканям. Например, примерно в 25 % рака молочной железы раковые клетки вырабатывают в большом количестве белок Her2, представляющий собой рецепторную тирозинкиназу, родственную рецептору EGF, который играет большую рольв нормальном развитии эпителия молочной железы. Моноклональные антитела,ингибирующие Her2, замедляют рост опухоли молочной железы у пациентов, чьи1928Часть 5.
Клетки в контексте их совокупностираковые клетки вырабатывают этот белок. В настоящее время это разрешенныйспособ лечения таких случаев рака.В методе, подобном этому, антитела используют для того, чтобы доставитьмолекулы токсического вещества прямо к раковым клеткам. Антитела к белкам,подобным Her2, в избытке присутствующим на поверхности раковых клеток, можноснабдить молекулой токсина либо связать с ферментом, активирующим безвредныйпредшественник. В последнем случае одна молекула такого фермента может производить большое количество токсина непосредственно у поверхности опухолевойклетки; молекулы токсина могут также диффундировать к соседним опухолевымклеткам, увеличивая вероятность того, что и они будут уничтожены, хотя антителои не связалось с ними напрямую.Антитела сложно получить в большом количестве, их производство дорого,а конечная цена высока.
Поэтому необходимо разработать небольшие молекулы,специфически убивающие раковые клетки. Примером могут служить ингибиторыPARP (см. выше); однако для того чтобы справиться с большинством форм рака,нам необходима большая коллекция таких низкомолекулярных веществ, каждое изкоторых будет нацелено на конкретный тип онкологического заболевания.20.5.6. Некоторые низкомолекулярные препараты могутспецифически ингибировать онкогенные белкиИдентификация молекул, участвующих в генезе той или иной формы рака,позволяет разработать новые методы лечения рака, нацеленные на инактивациюонкогенных белков, необходимых для выживания и пролиферации раковых клеток, — иными словами, методы, опирающиеся на феномен привыкания к онкогену.Эти методы оказались особенно успешными, что позволяет надеяться на высокуюэффективность всех подобных методов.Как упоминалось выше, хронический миелоидный лейкоз (ХМЛ) обычнохарактеризуется особой хромосомной транслокацией, приводящей к появлениюфиладельфийской хромосомы (см.
рис. 20.5). Такая транслокация — результат разрыва хромосом и последующего их соединения, причем сайты разрыва приходятсяна локусы генов Abl и Bcr. Слияние этих генов приводит к образованию гибридногогена, кодирующего химерный белок Bcr-Abl, состоящий из N-концевого фрагментабелка Bcr, сшитого с C-концевым фрагментом белка Abl (рис. 20.51). Abl являетсясигнальной тирозинкиназой. Замена N-концевого фрагмента Abl соответствующимучастком белка Bcr делает белок Abl гиперактивным, что приводит к несанкционированной стимуляции деления кроветворных клеток-предшественников, в которыхсодержится химерный белок, и предотвращает их апоптоз. В результате в кровеносном русле появляется избыточное количество лейкоцитов, что приводит к ХМЛ.Очевидно, что химерный белок Bcr-Abl может служить хорошей мишенью длянаправленной (таргетной) терапии.
Поиски синтетических молекул, ингибирующихактивность тирозинкиназ, привели к изобретению препарата Гливек, блокирующегобелок Bcr-Abl (рис. 20.52). При первом приеме препарата у пациентов с ХМЛ наступает сильное улучшение, причем исчезновение видимых клеток, содержащихфиладельфийскую хромосому, наблюдается в 80 % случаев. Этот эффект достаточно длителен: за несколько лет постоянного лечения у многих пациентов болезньне прогрессирует, однако устойчивые к Гливеку формы рака все-таки появляютсяс вероятностью как минимум 5 % в год.20.5. Лечение рака: сегодня и завтра 1929Рис.
20.51. Конверсия протоонкогена Abl в онкоген у больных хроническим миелоидным лейкозом.Это происходит в результате хромосомной транслокации, при которой соединяются ген Bcr на двадцатьвторой хромосоме и ген Abl на девятой хромосоме и образуется филадельфийская хромосома (см.рис. 20.5). N-конец получающегося гибридного белка соответствует N-концу белка Bcr, а С-конец —С-концу тирозиновой протеинкиназы Abl; в результате этого домен киназы Abl становится чрезвычайноактивным, что приводит к появлению в костном мозге быстро делящихся кроветворных клеток.Не столь оптимистичны результаты среди тех пациентов, которые уже достиглиострой стадии миелоидного лейкоза, известной как бластный криз, при которойклетки уже приобрели генетическую нестабильность и развитие болезни идет гораздо быстрее.
У таких пациентов после улучшения наступает рецидив, посколькулейкозные клетки вырабатывают устойчивость к Гливеку. Такая устойчивость обычно связана с вторичными мутациями в той части гена Bcr-Abl, которая кодируеткиназный домен; эти мутации приводят к неспособности белка Bcr-Abl связыватьсяс Гливеком. В настоящее время разработаны ингибиторы второго поколения, которые эффективны против этих устойчивых к Гливеку мутантов. Возможно, ключомк успешной терапии рака послужит смесь многих подобных препаратов, совместноедействие которых будет блокировать активность Bcr-Abl.Несмотря на трудности, обусловленные устойчивостью клеток, чрезвычайныйуспех препарата Гливек в лечении болезни на хронической (ранней) стадии доказывает следующий принцип: как только мы поняли, какое именно генетическое повреждение явилось причиной ракового заболевания, мы можем попытаться, опираясьна логику, разработать метод лечения, который будет эффективен в данном случае.Этот успех вдохновил исследователей на поиски низкомолекулярных ингибиторовдругих онкогенных киназ, которые могли бы стать мишенями противоопухолевыхпрепаратов.
В качестве второго примера такого препарата можно привести низкомолекулярный ингибитор рецептора EGF; в настоящее время его применяют длялечения некоторых форм рака легких.1930Часть 5. Клетки в контексте их совокупностиРис. 20.52. Механизм, по которому Гливек блокирует активность белка Bcr-Abl и останавливает течение хронического миелоидного лейкоза.
а) Химическая структура препарата Гливек (иматиниб).Препарат можно принимать орально; обычно прием препарата легко переносится, но бывают и побочные эффекты. б) Структура комплекса, образуемого препаратом Гливек (выделен зеленым цветом)с тирозинкиназным доменом белка Abl по данным рентгеноструктурного анализа. в) Молекула препарата входит в ATP‑связывающий карман тирозинкиназного домена Bcr-Abl, предотвращая переносфосфатной группы с ATP на остаток тирозина в белке-субстрате.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
