Российские учёные создали препараты для лечения болезни Альцгеймера
Поиск способов лечения нейродегенеративных заболеваний – одно из приоритетных биомедицинских направлений. Благодаря слаженной работе огромного количества исследовательских групп во всём мире и крупным достижениям в изучении причин и механизмов развития заболеваний, учёные медленно, но верно продвигаются на пути создания эффективных средств, предотвращающих гибель нейронов.
Статистика Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) неумолимо констатирует рост заболеваемости населения планеты нейродегенеративными патологиями. При таких темпах, по прогнозам ВОЗ, число заболевших наиболее распространённой из них, болезнью Альцгеймера, которой на сегодняшний день страдают не меньше 26 миллионов человек, к 2050 году может увеличиться в четыре раза. Причём сейчас она затрагивает всё более молодые группы населения – кому нет и пятидесяти лет.
Почему гибнут нервные клетки
Большинство нейродегенеративных заболеваний развивается в результате гибели нервных клеток. Например, при болезни Паркинсона, по одному из предполагаемых механизмов, в мозге человека происходит постепенное отмирание двигательных нейронов, что приводит к неспособности контролировать сокращение мышц.
Отчего нарушается нормальная работа нервных клеток и почему они погибают? Многие нейродегенеративные патологии связаны с накоплением в клетке или около неё ядовитых веществ. В случае болезни Альцгеймера около нейронов образуются повреждающие их агрегаты белка амилоида. При болезни Хантингтона (хорее Гентингтона) агрегаты мутантного белка хантингтина формируются непосредственно в нейронах. Можно ли предотвратить или хотя бы замедлить эти драматические биохимические процессы?
Лечебный пептид вернёт память и защитит нервные клетки
«Изучить молекулярные механизмы возникновения этих заболеваний, найти вещества, способные остановить разрушение нервных клеток, предотвратить образование белковых агрегатов и на основе этих веществ создать эффективные лекарственные препараты – одно из приоритетных направлений современных исследований», – считает заведующий лабораторией белков гормональной регуляции Института биоорганической химии (ИБХ) РАН, член-корреспондент РАН Валерий Липкин. Свои исследования он проводит вместе с лабораторией биологических испытаний в филиале ИБХ РАН в Пущино под руководством Аркадия Мурашева.
Предыстория такова. В 1994 году в лаборатории белков гормональной регуляции ИБХ РАН был обнаружен и впервые выделен из культуральной среды, в которой выращивали клетки линии HL-60, белок, получивший название HLDF – Human Leukemia Differentiation Factor, фактор дифференцировки клеток лейкемии человека. При его изучении учёные обнаружили, что короткий фрагмент, состоящий всего из шести аминокислот, который они назвали HLDF-6, полностью определяет функциональную активность всего белка.
Справка STRF.ru: Данные исследования проводятся в рамках Программы президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология» («МКБ») по теме «Структурно-функциональные исследования белков и пептидов, связанных с патогенезом социально значимых заболеваний. Разработка на их основе новых подходов для диагностики и лечения этих заболеваний»
В процессе изучения свойств этого фрагмента-пептида попутно выяснились и другие любопытные факты. Оказалось, что он способствует улучшению памяти и обладает нейропротекторным действием. На экспериментальных моделях клинических патологий – болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, наркомании, ишемического инсульта – сотрудникам лаборатории удалось показать, что препарат влияет на улучшение формирования и сохранения долговременной памяти, а в экспериментах на нейронах были получены прямые свидетельства нейропротекторного эффекта HLDF-6.
Учёных заинтересовал механизм действия «лечебного пептида», им удалось показать, что, возможно, он влияет на вышеозначенные процессы, активируя гены ферментов биосинтеза и метаболизма стероидных гормонов. Сейчас в лаборатории активно ведутся широкомасштабные исследования в этом направлении, которые позволят более определённо охарактеризовать, как именно работает пептид HLDF-6.
На HLDF-6 уже получен патент РФ, начаты доклинические исследования препарата в соответствии с международными нормами GLP. На сегодня проведено изучение острой и субхронической токсичности пептида.
«Примерно через два года, если дальнейшие доклинические исследования пройдут также успешно, мы будем готовы приступить к клиническим испытаниям нашего препарата, – комментирует успехи Валерий Липкин. – Одновременно в рамках программы мы разрабатываем высокоэффективную технологию получения пептида в тех количествах, которые необходимы для клинических испытаний».
Белки теплового шока против болезни Хантингтона
«Очевидно, что идеальное лекарство от нейродегенеративных заболеваний должно предотвращать образование агрегатов мутантных белков. Такое лекарство обнаружено давно, и оно представляет собой молекулярный шаперон, белок теплового шока – БТШ70», – говорит заведующий лабораторией защитных механизмов клетки Института цитологии РАН Борис Маргулис.
Шаперонами называют молекулы, которые призваны контролировать процессы сборки и транспорта белков в живой клетке и не допускать сбоев, например образования «неправильных» белковых комплексов. Чтобы понять, как БТШ70 предотвращает агрегацию мутантных белков, исследователи смоделировали болезнь Хантингтона в культуре клеток. Для этого в них ввели ген, кодирующий мутантный белок хантингтин, образующий агрегаты. Когда клетки наработали много таких агрегатов, их выделили и проанализировали состав. Оказалось, что, кроме хантингтина, в агрегации участвует классический фермент ключевого процесса любой клетки – гликолиза – глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа (ГАФД). Учёным удалось продемонстрировать, что, снижая долю ГАФД, можно уменьшить агрегацию, а повышая – усилить.
Апробируя лекарственные препараты, среди которых были синтетические соединения, способные жёстко связывать молекулу фермента, исследователи убедились, что эти вещества действительно предотвращают агрегацию. Так, совершенно неожиданно была найдена новая мишень для дизайна фармакологических препаратов.
Чтобы понять, как именно БТШ70 подавляет агрегацию, специалисты научились регулировать его концентрацию в клетках. Это помогло выяснить следующее: чем больше в нейронах БТШ70, тем меньше агрегатов образуется и меньше клеток погибает. В лаборатории Бориса Маргулиса доказали, что БТШ70 связывает оба основных компонента растущих агрегатов, хантингтин и ГАФД, и «выключает» их; процесс агрегации при этом нарушается, и клетки выживают.
Повышение уровня шаперона БТШ70 в клетках-моделях болезни Хантингтона приводит к тому, что он связывает основные компоненты растущих агрегатов и снижает их число и размеры. Малые молекулы, способные связывать фермент ГАФД (биндеры), подавляют образование крупных цитотоксических агрегатов.
Белки теплового шока против болезни Альцгеймера
«В нашей лаборатории проводится работа по исследованию защитных свойств основного “стрессового” белка человека БТШ70 на модели болезни Альцгеймера, – рассказывает заведующий лабораторией молекулярных механизмов адаптации Института молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН Михаил Евгеньев. – Поскольку эта работа комплексная и требует совместных усилий специалистов, мы выполняем её в содружестве с профессором Евгением Нудлером из Нью-Йоркского университета и лабораторией нейрохимических механизмов памяти Института биофизики клетки РАН, которой руководит Наталья Бобкова».
На сегодняшний день достигнуто многое. Исследователям удалось получить генно-инженерными методами и очистить от примесей препарат БТШ70. В экспериментах на модельных животных было продемонстрировано, что при интраназальном введении (в форме капель в нос) белок проникает в мозг и скапливается именно в тех областях, которые наиболее сильно повреждаются у людей при болезни Альцгеймера, например в области гиппокампа. Результаты эксперимента достоверно свидетельствовали о том, что полученный препарат оказывает защитное действие: резко уменьшает проявление таких симптомов, как повышение уровня амилоидного белка, нарушение структуры нейронов, расстройство памяти и способности к обучению.
Получить достаточное для производства лекарственного препарата количество БТШ70 и провести необходимые доклинические и клинические испытания – отдельная и очень важная задача. В июле 2011 года исследовательский коллектив подал к рассмотрению международный российско-американский патент «Использование интраназального введения БТШ70 для лечения нейродегенеративных заболеваний». Работы активно продолжаются.
STRF.RU