В октябре в опорном Тольяттинском государственном университете (ТГУ) в рамках «Фестиваля науки TLT» руководитель научно-исследовательской лаборатории «Функциональные гетероциклические соединения» ТГУ Александр Бунев прочитал для школьников открытую лекцию «Молекулярные киллеры, или История современных лекарств». Значительную её часть он посвятил рассказу об онкозаболеваниях – причинах их появления, механизмах развития и современных методах борьбы с ними. «Есть talk!» приводит краткий пересказ лекции. (Обращаем внимание на то, что лекция предназначалась для детей среднего и старшего школьного возраста, чем обуславливается упрощённая подача материала.)

Что такое лекарство и кто его создаёт?

«Лекарство» (правильнее «лекарственное средство») – это вещество природного или синтетического происхождения в виде лекарственной формы: таблетки, мази, уколы. Созданием лекарственных средств занимаются медицинские химики. Медицинские химики должны разбираться во всех областях, связанных с медициной.

Придумать идеальное лекарство непросто, для этого нужно знать структуру вещества, ведь именно она определяет его свойства. Например, чтобы сделать лекарство от головной боли, нужно знать причину этой боли. Важно понимать различия здорового и больного органов. Сегодня особенно актуальны разработки лекарственных средств от заболеваний, которые плохо поддаются лечению и зачастую имеют летальный исход. Среди них особое место занимает рак. Только в 2018 году Global Cancer Observatory (GCO) уже зафиксировала 543 045 случаев заболевания раком в Российской Федерации.

О болезни

Правильно говорить не «рак», а «опухоль» – новообразование. Каждая здоровая клетка выполняет определённую программу. Она определённое количество раз делится и умирает, на её место приходит новая клетка. Новообразования возникают, когда в каком-то органе клетка «решает» жить «по-другому» – и начинает делиться бесконечно из-за различных сбоев. Рак всегда начинается с одной клетки, и эта дефектная клетка делится и воспроизводит точно такие же дефектные клетки. Вследствие этого новообразование начинает расти, отнимать питательные вещества у других органов, а здоровые клетки перестают выполнять функции, необходимые для обеспечения жизнедеятельности организма: перестают обогащать кровь кислородом и выводить углекислый газ.

Опухоль подводит к себе множество микрососудов, и раковые клетки с током крови и лимфы начинают распространяться по всему организму. Там, где они оседают, возникают вторичные очаги патологического процесса – метастазы. Например, у больных раком лёгких, составляющим треть всех случаев онкологических заболеваний в мире, метастазы часто возникают в головном мозгу, куда попадают клетки лёгкого. К сожалению, если рассмотреть под микроскопом здоровую и раковую клетки, найти различия между ними практически невозможно. Однако если заглянуть внутрь клеток, можно увидеть, что там происходят два разных процесса.

О причинах

Рак – это микроэволюционный процесс, только эволюционирует не человек как индивидуум, а клетка. Однозначно установить, почему с клеткой происходят такие процессы, пока не удаётся. Безусловно, неблагоприятные экологические условия, вредные привычки, стресс оказывают серьёзное влияние на развитие опухолевых заболеваний, но основная «причина» – это возраст: с годами человеческий организм утрачивает определённые механизмы, до некоторых пор защищающие от онкозаболеваний. Вероятно, поэтому полностью победить рак в ближайшее время не удастся, однако, сделать так, чтобы сдвинуть «раковый» возраст, условно говоря, с восьмидесяти до ста лет возможно.

О лечении

Первый подход – таргетная терапия, заключающаяся в применении так называемых «молекулярных киллеров», которые воздействуют не на клетку в целом, а конкретно на патологический компонент.

Очень перспективной сегодня является генная терапия. Иногда организм по генетическим причинам запрограммирован на заболевание. С помощью специальных инструментов можно отредактировать такой дефект, обезопасив человека от онкозаболеваний в будущем.

Ещё один подход – иммунотерапия. Зачем кормить человека таблетками, если можно научить организм самому находить опухоль и уничтожать её? Человеческий иммунитет, на самом деле, – сильнейшее «лекарство», которое когда-либо существовало. Гипотетически организм может победить любую болезнь. Другое дело, что рак – болезнь очень хитрая.

– Наш иммунитет – это своеобразный «контролёр», как в автобусе. Он ходит и проверяет у всех клеток билеты, – рассказал Александр Бунев. – Иммунитет спокойно пропускает здоровые клетки, но как только в автобусе появляется «заяц», иммунная клетка его уничтожает. «Зайцы» – это вирусы, бактерии и так далее. Но с новообразованиями всё иначе. Раковые клетки научились обманывать иммунитет. Как раз в этом году Нобелевскую премию по медицине и физиологии получили трое учёных, которые разработали лекарства, позволяющие иммунной системе всё-таки находить опухоль и уничтожать её. Впервые такой препарат был зарегистрирован в 2015 году, и уже три года он активно используется в лечении.

Четвёртый подход – структурно-ориентированный дизайн. Рецепторы в раковых клетках работают иначе. Медицинский химик в буквальном смысле «рисует» молекулу, которая, как ключ к замку, подходит к больному рецептору. Если заблокировать этот рецептор, то происходящий в организме патологический процесс может остановиться.

Таким образом, современные лекарственные средства ориентированы на вполне конкретную молекулярную мишень. Именно на этом принципе основывается разработка новых фармацевтических препаратов во всём мире.

О лекарственных средствах

Лекарство от рака создаётся в течение 12-15 лет. Процесс его создания делится на три этапа. Первый в среднем занимает пять лет, второй 1-2 года, третий 7-8 лет.

Первый этап – научно-исследовательская работа, в ходе которой учёные получают данные о биомишени и выясняют, как она влияет на патологический процесс. Создаваемое в результате исследований вещество проверяется на клетках и на животных, в случае получения успешных результатов, вещество-кандидат идёт на следующий этап – доклинических и клинических испытаний. Доклинические проверки подтверждают, что готовое содержимое, попадая в организм человека, не приведёт к его гибели и что вещество доходит именно до тех органов и тканей, которые необходимо лечить. Затем следуют клинические испытания на людях. Далее лекарство выпускают в продажу. Его активно используют, но испытания на этом не заканчиваются. Если через год активного использования не фиксируются смертельные случаи, принимается решение об окончательной регистрации препарата.

Тольяттинский государственный университет принимает активное участие в исследовании противоопухолевых соединений. В октябре 2017 года ТГУ заключил соглашение о сотрудничестве с Национальным медицинским исследовательским центром онкологии им. Н.Н. Блохина Минздрава РФ.