Жіноче молоко – джерело потенційних ліків від раку
У наш час людство не тільки стрімко збільшується в чисельності, але й швидко «старіє». Старіння населення поряд із зміною умов життя призводить до неухильного зростання онкологічних захворювань: за оцінками ВООЗ до 2020 р. вони вийдуть на перше місце у світі, обігнавши серцево-судинні. І хоча протиракові препарати постійно удосконалюються, більшість із них характерні неспецифічність дії і найважчі побічні ефекти на організм.
Фахівцям з Інституту біології та фундаментальної медицини СО РАН (Новосибірськ) вдалося виявити в жіночому молоці речовини з вираженою протипухлинною активністю. Генно-інженерний аналог одного з таких білків – лактаптину, може провокувати «самовбивство» злоякісних клітин, перешкоджаючи розвитку метастазів при раку грудей, проте він практично не впливає на здорові клітини. Цей потенційний ефективний та безпечний протираковий препарат зараз проходить стадію доклінічних випробувань.
У наші дні масштаб ракових захворювань нагадує епідемію: щороку в усьому світі від злоякісних пухлин помирає понад 7 млн. осіб і діагностується близько 10 млн. нових випадків захворювань. І хоча багато видів раку досить успішно лікуються, наслідки такого лікування найчастіше бувають не менш руйнівними, ніж сама хвороба. Не дивно, що дослідники постійно шукають і створюють нові, ефективніші і, головне, щадні методи лікування та лікарські препарати. І треба сказати, що речовини, які мають протипухлинну активність, виявляються в найнесподіваніших місцях, – наприклад, у жіночому молоці…
В наш час, коли тривалість життя людини значно збільшилася порівняно зПопередні сторіччя, онкологічні захворювання стають однією з головних причин смертності серед дорослого населення. В тому числі в Україні щорічна смертність від раку становить близько 186 випадків у чоловіків і 94 випадків у жінок на 100 тис. осіб.
За оцінками Всесвітньої організації охорони здоров'я, до 2020 р. онкологічні захворювання вийдуть на перше місце у світі серед усіх захворювань, що діагностуються, обігнавши при цьому серцево-судинні хвороби. До 2030 число нових діагнозів може досягти 27 млн, а загальна кількість хворих - 75 млн осіб.
Сьогодні існує три основні методи лікування онкозахворювань: хірургічне втручання, хіміотерапія та радіотерапія. На жаль, усі вони мають свої суттєві недоліки. У разі хірургічного видалення злоякісної пухлини відбувається втрата частини чи цілого органу; радіо- і хіміотерапія відрізняються неспецифічністю: у цьому випадку знищуються не тільки хворі, але й здорові клітини, що активно функціонують, що може мати найважчі наслідки для організму в цілому. Так, у разі метастазування раку використання хіміотерапевтичних препаратів з високою протипухлинною активністю практично не збільшує тривалість життя хворих (Соухами, Тобіас, 2009).
Але найголовніше – всі ці методи найчастіше виявляються недостатньо ефективними, і головною причиною смертності онкохворих залишається метастатичний ріст пухлин. Тому сьогодні особливо гостро постає завдання розробки лікарських засобів, які будуть спрямовано знищувати лише пухлинні клітини, не торкаючись здорових. Створення таких засобів для терапії онкологічних захворювань вимагає принципово нових підходів, що базуються на сучасних знаннях про «життя та смерть» тих клітин, злоякісна трансформаціяяких призводить до зростання первинної пухлини та утворення метастазів.
І з цього погляду привабливою перспективою є можливість вибірково індукувати в клітинах ракової пухлини так званий апоптоз – природний процес клітинного «самовбивства».
У прицілі апоптозу
На сьогодні вже створено та застосовуються на практиці кілька протиракових препаратів, механізм дії яких полягає у виборчій індукції апоптозу у клітинах злоякісної пухлини. В основному це препарати на основі одного з прозапальних цитокінів -фактора некрозу пухлини-αлюдини та її аналогів. Однак препарати на основі цих імунних білків мають серйозні побічні ефекти, що обмежує їх застосування.
В останні роки з'явилися експериментальні дані, що стимулювати вибірковий апоптоз клітин здатні речовини, що містяться у жіночому молоці. Наприклад, виявлено, що один із білків молока –α-лактальбумін, у комплексі з жирними кислотами молока індукує в клітинних культурах апоптоз ракових та ембріональних клітин ссавців, не чинячи при цьому цитотоксичної дії на здорові диференційовані клітини (Hakanssonet al., 1995; Reed, 2003).
У жіночому молоці містяться також цитокіни, що стимулюють апоптоз, хоча й не в активному стані (Svenssonet al., 2000; Srivastavaet al.,1996). Справа в тому, що апоптотична загибель клітин, що секретують молоко, є частиною нормального процесу морфологічної перебудови молочної залози після закінчення лактації. І цей процес відбувається виключно завдяки локальним стимулам: фактори, здатні пригнічувати секрецію молока та індукувати апоптоз клітин молочної залози, накопичуються або активуються безпосередньо у грудномумолоці (Buescherта ін., 1998).
Всі ці дані дозволили розглядати жіноче молоко як основу для створення суто виборчих, ефективних та безпечних засобів для онкотерапії.
Знайомтеся – лактаптин!
Новий білок назвали лактаптином - у цій назві відбилися як походження, так і апоптотичні властивості білка. З використанням методів генної інженерії отримано ряд структурних аналогів лактаптину, з якого був обраний варіант, найбільш ефективний та зручний для подальшої роботи. Цей пептид отримав умовну назву RL2.
Різні лінії клітин людини виявили різну чутливість до цитотоксичної дії рекомбінантного лактаптину. Найбільш чутливими виявилися саме клітини аденокарциноми молочної залози, тоді як недиференційовані стовбурові клітини, виділені з кісткового мозку, практично не реагували на RL2.
Цікаво, що, незважаючи на своє «людське» походження, рекомбінантний лактаптин виявився здатним викликати апоптоз і в деяких онкотрансформованих клітин миші клітин. В експериментах, проведених вже на лабораторних мишах, за допомогою RL2 вдалося продовжити життя тваринам, яким була щеплена мишача гепатома ГА-1. Особливість цього виду раку - множинні метастази в печінці, проте у мишей,які приймали RL2, їх кількість була набагато меншою.
По всіх напрямках
В даний час процес апоптозу вивчений до дрібних подробиць, у тому числі виявлено безліч факторів різної природи, що запускають програмовану смерть клітини. Стимулювати апоптоз може безліч різноманітних зовнішніх або внутрішньоклітинних факторів, однак ініціюється він за допомогою лише двох механізмів:рецепторно-залежногоабомітохондріального.
У першому випадку сигнал апоптозу сприймають спеціальні білки, вбудовані в клітинні мембрани, - «рецептори загибелі». Потім утворюється ланцюжок взаємодії «ліганд-рецептор-адаптер-ефектор»,
в кінцевому рахунку каспаз, що призводить до активації - ферментів, що розщеплюють білки. У другому випадку апоптоз реалізується в результаті виходу апоптогенних білків з мітохондрій в цитоплазму клітини, що відбувається завдяки розривам мітохондріальних мембран або відкриттю каналів-пор.
Як діє лактаптин? В апоптотичних клітинах, оброблених лактаптином, вдалося виявити як маркери рецепторного шляху розвитку апоптозу (наприклад,каспазу-8), так і фермент, що характеризує мітохондріальний шлях (каспазу-9). Також було виявлено, що лактаптин ефективно проникає всередину клітини, де зв'язується з білками цитоскелету клітини, вивільняючи особливі внутрішньоклітинні фактори. Це і призводить до порушення цілісності мітохондріальних мембран.
Протипухлинний препарат RL2 - генно-інженерний аналог білка жіночого молока лактаптину, розроблений новосибірськими дослідниками, зараз проходить стадію доклінічних випробувань.
Отримані результати вселяють надію, хоча поки що не можна говорити з упевненістю про те, що препарат буде впроваджено у медичну практику. Попереду –тривалі, трудомісткі та дуже витратні клінічні випробування.
Соухамі Р., Тобіас Дж. Рак та його лікування. Біном. М., 2009. 203 с.
Некіпела В. В., Семенов Д. В., Потапенко М. О. та ін. Лактаптін - білок людського молока, що індукує апоптоз клітин аденокарциноми MCF-7ДАН // Докл. РАН, 2008. Т. 419 № 2. С. 268-271.
Фомін А. С., Коваль О. А., Семенов Д. В. та ін. Аналіз біохімічних маркерів апоптозу клітин MCF-7, що індукується рекомбінантним аналогом лактаптину // Біоорганічна хімія. 2012. Т. 38, № 1. С. 1-7.
Koval O. A. Fomin A. S., Kaledin V. I. et al. A novel pro-apoptotic effector lactaptin inhibits tumor growth in mice models // Biochimie. 2012. 94 (12): 2467-74.
Semenov D. V., Fomin A. S., Kuligina E. V. et al. Recombinant analogs of novel milk pro-apoptotic peptide, lactaptin, and their effect on cultured human cells // Protein J. 2010. 29(3). P. 174-180.
Робота підтримана ФЦП «Наукові та науково-педагогічні кадри інноваційної України» (ДК № 02.740.11.0715), РФФІ (гранти № 10-04-01109; №11-04-12100-офіМ, -01313, №13-04-01457), ФЦП "Розвиток фармацевтичної та медичної промисловості РФ" ( ЦК № 16.N08.12.1009), програмою СО РАН "Фундаментальні науки медицині" (грант № 13)