Лекарства против рака
Мы публикуем расшифровку лекции кандидата биологических наук, заведующего группой Университета Констанца, профессора фармакологии Университета г. Лозанна и ведущего научного сотрудника, завгруппой генетики развития Института белка РАН в г. Пущино Владимира Катанаева о современных подходах к разработке лекарств против рака, прочитанной 11 ноября 2010 года в Политехническом музее в рамках проекта «Публичные лекции Полит.ру».
Текст лекции
Ни у меня, ни у кого бы то ни было в мире не существует лекарства, которое бы помогало от рака вообще. По-видимому, насколько имеющийся пакет наших знаний может нам указывать, такое лекарство невозможно в принципе, потому что каждый случай рака - это отдельное заболевание. И даже если мы говорим о раке определенной ткани, например, о раке молочной железы, то в каждом случае, к сожалению, это заболевание уникально и индивидуально. Мы можем вырабатывать средство, которое будет работать против определенных групп случаев рака, но средство, которое бы влияло на все типы рака, найти невозможно. После этих вводных замечаний я перейду к лекции.
Как вы знаете, рак- это страшное заболевание. По числу смертей от болезней в планетарном масштабе рак стоит на третьем месте после инфекционных и сердечно-сосудистых заболеваний. В 2007 году от рака на нашей планете умерло почти 8 миллионов человек. Понятно, что правительства разных стран, частные компании вкладывают огромные средства в поиски методов борьбы с этой болезнью. Например, только в США с 1971 года, когда была объявлена война раку, на исследования в этом направлении было потрачено более 200 миллиардов долларов, однако, к сожалению, эта болезнь по-прежнему очень сложна в лечении. Здесь вы видите распределение по смертности: какие формы рака наиболее смертоносны - номером один является рак легких, по числу всех смертей составляя 30% от всех смертей от рака, номером два идут пол-специфические формы рака: рак молочной железы у женщин и рак простаты у мужчин. Далее вы видите, что значительную смертельную роль играет рак толстой кишки, и остальные формы рака распределяются по убыванию.
Как вы знаете, рак и процесс ракообразования - это сложнейший многоступенчатый эволюционный процесс, когда клетка, перерождаясь из нормальной в раковую, накапливает множественные изменения и разнообразные мутации. Многие из этих мутаций запускают каскады (или пути) внутриклеточной передачи сигнала, и я бы хотел начать обсуждение более детально с того, чтобы рассказать вам, что такое внутриклеточные пути передачи сигнала, и почему неправильная активация этих путей может приводить к ракообразованию.
Вообще, еще одно вводное слово, которое я забыл упомянуть: я в своем докладе буду говорить о трех вещах, которые связаны друг с другом. Первое - это рак и ракообразование, второе - внутриклеточная передача сигнала, и третье - это то, как современное человечество разрабатывает лекарства, на примере поиска лекарств против рака. Поскольку тем три, я неизбежно не смогу ни одну из них раскрыть во всей полноте, однако темы связаны одна с другими, и я попытаюсь дать когерентное единение трех тем, надеясь, что будет более или менее понятно. Если возникнут вопросы на понимание - прошу меня прерывать; вопросы по существу прошу оставить на часть после окончания доклада.
Итак, для того, чтобы нормальная клетка переродилась в раковую, необходимо, чтобы в ней накопился ряд изменений в ее генетическом аппарате, и некоторые из этих изменений запускают активацию определенных внутриклеточных путей передачи сигнала. Что такое внутриклеточная передача сигнала? Клетки человека и других организмов, да и по большому счету и одноклеточных организмов обязаны общаться с внеклеточной средой. Они обязаны получать определенную информацию извне для того, чтобы на нее уметь правильно реагировать. Клетка окружена мембраной, которая служит определенным барьером для поступления информации извне. Для того чтобы этот барьер был проходим для информации, разработаны внутриклеточные пути передачи сигнала, которые схематически изображены здесь. На поверхности клетки имеется рецептор -это белок, который имеет внеклеточные и внутриклеточные участки. Внеклеточные участки ответственны за связывание с информационным сигналом, которым, как правило, является определенное вещество.
Эти вещества могут быть как низкомолекулярными, неорганическими, органическими, нуклеотидами, липидами, так и довольно высокомолекулярными, например это могут быть белки, нуклеиновые кислоты, липопротеины и так далее. После связывания лиганда с рецептором в рецепторе происходит определенное структурное изменение, которое делает внутриклеточную часть рецептора узнаваемой для определенных белков, которые затем передают сигнал далее. В результате систему передачи сигналов можно представить как некоторый каскад реакций, который приводит к активации определенной программы ответа. Программой ответа может быть запуск транскрипции определенных генов, что в свою очередь может приводить к стимуляции пролиферации клеток, то есть к их активному размножению; к дифференцировке клеток, то есть превращению клеток одного типа в клетки другого типа, например, возникновению нейрональных клеток из эпителиальных или возникновению дифференцированных клеток (например, мышечных) из стволовых клеток-предшественников. Вместе с тем программы, то есть способы ответа клетки на внеклеточную информацию, могут быть и более сложными, нежели просто активация транскрипции определенных генов. Например, получив определенный сигнал, клетка может начать мигрировать в направлении, которое задано источником происхождения сигнала. Это делают клетки иммунной системы, которые борются с клетками бактериальной инфекции, и, почувствовав источник бактериальной инфекции, они мигрируют по направлению увеличения концентрации этого сигнала для того, чтобы бороться с инфекцией. Могут быть и другие формы ответа клетки на полученный сигнал.
При процессе передачи сигнала внутри клетки от его получения рецептором до запуска программы ответа, который происходит, например, в ядре, в цитоплазме происходит определенный каскад (или цепь) реакций, который схематически можно представить, как показано на слайде, когда каждый из белков-передатчиков может находиться в двух формах - активированной и не активированной - и когда рецептор активируется соответствующим лигандом, который пришел извне, рецептор катализирует переход белка-передатчика А из неактивной формы в активную, тот, в свою очередь, то же самое делает с белком Б и так далее. Эта схема является сильно упрощенной, потому что в реальности мы имеем дело с очень сложной сетью активаций и ингибирований белков друг от друга, когда, например, в этой сети могут быть обратные связи - как положительные, так и отрицательные, в этой сети может быть кросс-регулирование различных путей передач сигнала друг с другом. Тем не менее, в упрощеном виде внутриклеточную передачу сигнала можно представить именно так, и в ней можно выявить определенные ключевые передатчики сигнала (о них мы будем говорить чуть позже). В эукариотических клетках существует небольшое количество типов внутриклеточных путей передачи сигналов -их около 17. Далее эту таблицу можно разбить на участки, которые будут включать в себя те типы внутриклеточной передачи сигнала, которые активны на ранней стадии развития, на поздней стадии развития или у взрослого организма.
Мы в нашей сегодняшней лекции заинтересованы в тех типах внутриклеточной передачи сигнала, которые в основном активны на ранней стадии развития, потому что это те типы активации передачи сигнала, которые запускают программу развития, то есть когда клетки активно делятся, активно меняют свою клеточную идентичность - это то, что во взрослом организме не происходит или почти не происходит, потому что во взрослом организме мы не хотим увеличения нашей массы, мы не хотим, чтобы у нас вдруг печень увеличилась в два раза. Все это работает на эмбриональных этапах. Так вот, если у взрослого организма в результате мутаций, приходящих либо из общения с агрессивной внешней средой, когда мы получаем канцерогены или УФ-излучение, либо при возникновении мутаций, которые возникают при копировании ДНК, - если эти мутации приводят к неправильной реактивации этих молчащих путей передачи сигнала, которые были активны ранее в ходе эмбриогенеза, то это как раз с высокой вероятностью приведет к превращению клетки в раковую. Сейчас я покажу "архитектуру", в упрощенном виде, тех пяти путей передачи сигнала, которые были представлены на предыдущем слайде, для того, чтобы дать вам почувствовать, что такое передача сигнала.
Здесь представлен Wnt/Frizzled-сигнальный каскад, который мы активно изучаем в моих лабораториях. Этот каскад запускается лигандом, называемым Wnt, - это липогликопротеин довольно крупного размера. Он связывается с рецептором Frizzled, что в переводе с английского называется "лохматый" -такое название пришло от того, что у дрозофилы, когда была описана мутация в этом гене, эта мутация привела к тому, что ориентация волосков и щетинок на теле мушки была нарушена, как будто взлохмачена. Итак, когда каскад не активен, в цитоплазме клетки работает так называемый аксин-зависимый деструкционный комплекс. Он состоит из ряда белков, которые указаны здесь. Задача этого комплекса - фосфорилировать бета-катенин - это важный белок, который выполняет много разных функций в клетке. Когда цитоплазматический бета-катенин фосфорилируется, это приводит к его деградации через протеасому. Таким образом, в отсутствии Wnt-лиганда концентрация бета-катенина в клетке крайне низка. Когда Wnt-лиганд приходит и связывается со своими рецепторами, этот аксин-зависимый комплекс реструктуризируется, бета-катенин не фосфорилируется, не деградирует, его концентрация увеличивается, он может идти в ядро и запускать транскрипцию генов-мишеней.
Следующий пример - это TGFbeta-зависимый сигнальный каскад. TGFbeta - один из лигандов-представителей целого семейства белковых лигандов. Они связываются с рецептором на поверхности клетки, который является димером. Связывание лиганда обеспечивает физическое приближение двух компонентов димера друг к другу, в результате чего димер активируется, активирует некоторые белки в цитоплазме, называемые SMAD, и активная форма этих белков также идет в ядро и запускает транскрипцию. Все эти пять типов сигнального каскада, которые активны в эмбриогенезе, на выходе имеют активацию транскрипции в ядре, так как они отвечают за запуск программ развития, а программы записаны у нас в геноме.
Очень известный рецептор - тирозинкиназный (tyrosine kinase) сигнальный каскад, который в каком смысле устроен похоже на предыдущий, потому что рецептор также является димером. Два компонента этого димера сближаются друг с другом при связывании с лигандом, это активирует рецептор, его тирозинкиназную активность, активируется ряд белков, и на выходе мы также имеем запуск транскрипции генов-мишеней.
И, наконец, Notch-зависимый сигнальный каскад. Рецептор называется Notch, и связывание его с лигандом обеспечивает протеолитическое расщепление этого рецептора, и таким образом его внутриклеточная часть освобождается и может идти в ядро и запускать программы развития. Интересно здесь отметить, что протеолитическая деградация в мембране происходит под действием определенного комплекса белков, которые также активны в расщеплении другого медицински значимого белка, а именно предшественника Abeta-пептида. Именно неправильная активность этих белков - пресенелина и никастрина - приводит к тому, что Abeta-предшественник расщепляется неправильно, накапливается Abeta-пептид, что, в свою очередь, приводит к развитию болезни Альцгеймера.
Активность этих сигнальных каскадов лежит в основе ракообразования в различных тканях. Соответственно, можно предположить, что если бы нам удалось разработать вещества, которые проникали бы внутрь клеток и блокировали эти неправильно активированные каскады, такие вещества могли бы стать основой для лечения соответствующих форм рака. Самый знаменитый пример в этой связи - это препарат Gleevec, или Glivec по-другому, разработанный и продаваемый компанией Novartis.
Этот препарат, также известный как Иматиниб (Imatinib), воздействует на рецептор-тирозинкиназный сигнальный каскад, определенный его тип. Когда я думал, какой пример вам привести, чтобы проиллюстрировать процесс разработки лекарства, я сначала хотел рассказать о развитии Иматиниба, потому что это действительно знаменитое вещество. Например, здесь ряд разнообразных лекарств, производимых Novartis. Вы видите, что Иматиниб занимает второе место в пакете лекарств, продаваемых Novartis, и в 2009 году общее количество продаж этого вещества по всему миру составило почти 4 миллиарда долларов США. Интересно упомянуть, каков общий объем продаж этого фармацевтического гиганта Novartis: в 2009 году это составило 28,5 миллиардов долларов США. Поскольку в нашей стране сейчас активно говорят, что необходимо развивать бигфарму, интересно сопоставить масштаб - что такое бигфарма настоящая. Например, на сайте Газпрома за 2008 год я обнаружил, что объем продаж составил 82 миллиарда долларов США. У Novartis продажи лекарств сравнимы по объему продаж. Соответственно, чтобы в России создать бигфарму, нужно создать фирму, которая по своему масштабу будет сопоставима с Газпромом, - задача очень сложная, хотя, наверное, решаемая.
Сейчас я хочу проиллюстрировать, как в современном мире происходит разработка лекарства. Этот процесс занимает много лет, он дорогостоящ, и далеко не всегда его ведут от начала и до конца одни и те же игроки, но тем не менее разнообразные фармацевтические компании идут одним и тем же путем, который указан здесь. Здесь мы видим ряд этапов, которые необходимо пройти определенному веществу, прежде чем оно станет лекарством. Я также хочу упомянуть, что каждый следующий шаг на этом пути все более дорогостоящ.
Итак, первый этап разработки лекарства - это нахождение, выбор соответствующей мишени, на которую это лекарство (вещество) будет действовать. Такой мишенью может быть конкретный белок или конкретный ген, про который достоверно известно, что он избыточно активен при той или иной болезни или форме рака, и, соответственно, выявление этого фактора позволяет переходить к следующему этапу, а именно - к разработке веществ, влияющих на этот чрезмерно активный белок. Очень часто такой мишенью является не просто конкретный белок, а целый сигнальный каскад, о чем мы будем говорить далее.
После того, как выбрана мишень, вторым этапом является нахождение так называемых хитов - это те вещества, которые в вашей тест-системе, в вашей пробирке показывают способность ингибировать этот белок-мишень. Этот этап нахождения хитов включает в себя разработку правильной тест-системы, которая, как правило, должна позволять осуществлять высокопроизводительный скрининг веществ. Это означает, что у вас есть 50 тысяч-100 тысяч -1 миллион разных химических веществ - это библиотека соединений, - и вы предполагаете, что среди этих веществ есть одно или два, которые способны выполнять необходимую вам функцию, а именно ингибировать ваш белок-мишень. Для того чтобы найти в этом стоге сена нужную соломинку, вы обязаны разработать тест-систему, которая позволит вам высокопроизводительно проскринировать все эти вещества. Предположим, вы нашли эти хиты - одно-два вещества.
Следующим этапом является оптимизация таких lead-compounds. Вы нашли вещество, которое in vitro, в лабораторных условиях, действительно способно подавлять активность определенного белка, который чрезмерно активен в определенной форме рака. Для того, чтобы доказать, что это вещество действительно можно использовать как лекарство, вы обязаны проверить его действие на более сложных моделях. Вы обязаны убедиться, что это вещество, попадая, например, в кровь пациента, не будет его убивать неспецифически - или не будет разлагаться со страшной скоростью и таким образом не будет способно выполнять роль лекарства. На этапе оптимизации проводится химическая модификация исходного вещества с добавлением или удалением определенных химических групп, с целью такого изменения исходного вещества, чтобы оно не потеряло исходных положительных для вас свойств, но и для того чтобы вы избавились от отрицательных его свойств, например, недостаточной стабильности.
Предположим, вы прошли этот этап и теперь готовы к тому, чтобы перейти к исследованию этого вещества на животных моделях. Естественно, пржде чем давать это вещество пациенту, человеку, вы обязаны убедиться, что оно работает на животных (мыши, кролики, собаки). Мы не можем экспериментировать на людях. Мы обязаны убедиться, что это вещество на уровне организма не будет вдруг неспецифически токсичным. Мы обязаны убедиться, что это вещество на животных моделях работает так, как мы ожидаем, что оно способно подавлять развитие рака, например, на мышиной модели, или что оно стабильно (не разлагается) и так далее. Только после того, как этот этап пройден, можно переходить клиническим испытаниям.
Клинические испытания разделяются на три, а иногда и на четыре фазы. На первой фазе вещество, которое вы провели через все эти уровни, дается небольшому числу пациентов (или здоровых волонтеров) с целью уточнения механизмов его действия и приблизительной оценки его эффективности, безопасности, необходимой дозы и побочных эффектов. 10-50 человек. Очень часто это волонтеры - люди, которые могут быть здоровы, просто согласные, чтобы на них проверили действие этого вещества, а вы хотите проверить на этом этапе, не является ли на людях это вещество токсичным, не обладает ли оно какими-нибудь ужасными побочными эффектами. Либо еще чаще на этой фазе клинических испытаний вещество дается пациентам, которые, к сожалению, уже терминально больны, то есть нет нормальных средств и методов у госпиталя, чтобы спасти этого человека, и тогда человек дает согласие на то, чтобы на нем использовали экспериментальное лекарство. Повторюсь, на этом этапе (может быть, это будет немного цинично звучать) ставится цель не спасти человека, а убедиться, что вещество его не убьет, - это задача первой фазы клинических испытаний.
На второй фазе, когда вы убедились, что вещество обладает ожидаемыми свойствами, тестируется более крупное количество пациентов, порядка 100-300, и здесь уже отрабатываются некоторые детали того, как вещество нужно давать, в каких дозах, какие у него побочные эффекты возникают, как их минимизировать и так далее. Когда этот этап пройден, переходим к третьей фазе клинических испытаний, когда тестируется очень большая группа пациентов - тысячи, и здесь уже детально исследуются всевозможные побочныe эффекты, а также возможное сочетание вашего нового препарата с уже имеющимися, потому что очень часто оказывается, что комбинация двух препаратов обладает гораздо более эффективным действием, чем любой из этих препаратов в отдельности. И только после того, как все эти этапы пройдены успешно, соответствующие инстанции разных стран - в США это Food and Drug Administration (FDA), в России это Росздравнадзор - получают пакет документов от компании-производителя, в котором детализированы все этапы исследования вещества: от его разработки до преклинических испытаний на животных, до клинических испытаний, и все детали относительно его производства. Никаких секретов здесь уже быть не может. Если раньше компания могла скрывать, как именно она синтезирует тот или иной препарат, то здесь все эти детали раскрываются.
Соответствующие инстанции оценивают весь этот пакет документов и принимают решение, регистрировать это вещество или нет. Это тоже иногда занимает много времени, и только после этого вещество попадает на рынок, его можно купить в аптеке, или врачи могут давать его пациентам в больницах.
Однако даже на этом этапе компания-производитель продолжает вести мониторинг действия этого вещества. Потому что очень часто оказывается, что возникают побочные эффекты, которые заметны на длительности в несколько лет. Когда вы провели клинические испытания в течение года, все было в порядке. Но может оказаться, что определенное вещество будет обладать вредоносным свойством, которое проявится через 5-10 лет после начала его приема. И нередко бывает так, что популярные лекарства, на разработку которых потратили огромные средства и которые обладают правильным действием при лечение той или иной болезни, уходят с рынка по истечении определенного количества лет, потому что открываются дополнительные детали, которые говорят о том, что это вещество либо обладает недостаточной эффективностью, либо нежелательными побочными эффектами.
Теперь я бы хотел провести вас через все эти этапы на примере конкретного вещества, которое разрабатывалось конкретными людьми против конкретной формы рака. Я упомянул Glivec - очень знаменитое вещество, которое работает эффективно против тирозинкиназного каскада. Я бы также хотел рассказал вам о разработке веществ, которые влияют на Wnt-зависимый сигнальный каскад, потому что это тема деятельности моих лабораторий. Но я расскажу вам о веществах, разрабатываемыми разными фирмами, которые влияют на те формы ракообразования, которые зависимы от активации так называемого Hedgehog-сигнального каскада. Дело в том, что если Glivec - уже очень развитое вещество, которое продается в огромных количествах, а, например, ни одного эффективного вещества, которое бы влияло на Wnt-зависимые сигнальные каскады, нет, то Hedgehog-зависимый сигнальный каскад является промежуточной ситуацией, когда вещество еще не на рынке, но уже показана его эффективность на разных этапах вплоть до клинических испытаний.
Итак, Hedgehog-зависимый сигнальный каскад называется так, потому что активируется белком, называемым Hedgehog, что в переводе с английского означает ежик. Название это пошло от дрозофилы, потому что мутация в этом гене приводит к раннему дефекту в эмбриогенезе, и эмбрион выглядит вместо нормально вытянутой формы шариком со щетинками-иголками и похож на ежика. И у дрозофилы, и у червяка, и у человека этот сигнальный каскад крайне важен на разных этапах развития организма.
Здесь вы видите схематично, как развивается млекопитающее (в данном случае - мышь). Здесь указаны временные рамки, на которых этот каскад важен для развития разных участков тела. Этот каскад запускает совсем ранние этапы эмбриогенеза, когда у эмбриона обозначаются антериальные и постериальные полюса. На более поздних этапах развития этот каскад включается при развитии конечностей (рук и ног), при развитии нервной системы, на еще более позднем - при доразвитии определенных участков нервной системы и так далее. Итак, для развития организма этот сигнальный путь крайне важен.
Здесь схематически представлена "архитектура" этого сигнального пути. Ключевые компоненты указаны здесь - их всего четыре. Hedgehog-активатор - это тот лиганд, который "плавает" в межклеточном пространстве и связывается с определенными рецепторами на поверхности клетки, а рецептор, связывающий его, называется белок Patched. Интересно то, что в этих каскадах, которые работают на ранних этапах развития, очень часто мы имеем цепь не активирующих реакций, а ингибирующих реакций. В норме Patched ингибирует белок, называемый Smoothened, а Hedgehog в свою очередь ингибирует активность белка Patched. На выходе мы имеем белок Gli, который существует как в цитоплазме, так и в ядре. Он может существовать в двух формах - активаторная (активирующая) и репрессорная. Переход из активаторной в репрессорную форму определяется ферментами, которые отрезают кусок от этого белка Gli. Это протеолитическое отрезание приводит к тому, что это белок Gli становится репрессором, и он подавляет синтез определенных белков-мишеней Hedgehog-зависимого сигнального пути. Когда Hedgehog приходит, активность Patched ингибируется, Smoothened активируется, и белок Gli остается только в активаторной полноразмерной форме, и в этой форме он переходит в ядро и запускает экспрессию определенных генов-мишеней.
Каким образом у взрослого организма может происходить неправильная активация этого сигнального пути, что может приводить к ракообразованию? Таких способов неправильного запуска этого пути может быть три: в первом случае могут произойти соматические мутации в генах, кодирующих либо белок Patched, либо белок Smoothened. И те, и другие мутации приводят к тому, что вне зависимости от наличия или отсутствия секретируемого белка Hedgehog, каскад активирован. Второй способ активации этого сигнального пути в раковых клетках - это когда в результате тех или иных мутаций клетки начинают суперпроизводить Hedgehog, то есть он синтезируется клетками в избыточных количествах, выходит во внеклеточное пространство и активирует клетки автокринным путем. И, наконец, третий, более сложный вариант - когда участвуют клетки двух разных типов в активации друг друга. Одна из клеток синтезирует в результате мутаций в избыточном количестве определенные факторы роста, которые активируют соседние клетки, а уже те, в свою очередь, получив этот сигнал, начинают избыточно производить Hedgehog, и тогда сигнал суперактивируется. Все три пути с высокой вероятностью приводят к развитию раковых клеток.
На этом слайде показаны участки нашего тела, которые чувствительны к соматической активации Hedgehog-зависимого сигнального пути и клетки которых превращаются в раковые с высокой вероятностью. В первую очередь, это клетки кожи. Практически все случаи такой формы рака кожи, как базалиома (по-английски basal cell carcinoma), зависят от мутационной активации этого сигнального каскада. Другой очень важный пример раковой опухоли, запускаемой активацией этого сигнального каскада, является медуллобластома - это довольно редкая форма рака, которая поражает детей. Это форма рака мозга, когда в мозжечке стимулируется образование раковых клеток - это, конечно, смертельно, если вовремя не диагностировать и не начать лечение.
Вот наш путь развития вещества от хита до лекарства, и сейчас я проведу вас по этому пути на примере развития лекарств, подавляющих Hedgehog-зависимый сигнальный каскад. Первый этап - выявление мишени. В нашем случае мишень выявлена на старте. Весь Hedgehog-зависимый сигнальный каскад является мишенью, активность которой необходимо подавить для того, чтобы подавить формы рака, которые запускаются неправильной работой этого сигнального каскада, то есть этап номер один пройден с ходу.
Этап номер два. Мы хотим найти вещества - наши хиты, которые будут обладать способностью подавлять активность Hedgehog-зависимого сигнального каскада. Для того чтобы найти эти хиты из библиотеки соединений, необходимо разработать высокопроизводительную систему скрининга. Схематически она указана здесь. Как правило, она функционирует в многолуночных плашках, состоящих например из 384 лунок. В каждой лунке этой плашки находится несколько микролитров (10-50) определенной реакционной смеси, которая содержит клетки, которые трансфецированы специальным репортером. Репортером чаще оказывается ген люциферазы или зеленого флуоресцентного белка, который стоит под промотором, который запускается только при суперактивации Hedgehog-зависимого сигнального каскада. То есть эти клетки не светятся до тех пор, пока в них не стимулировали Hedgehog-зависимый сигнальный каскад. Когда его стимулируют, клетки начинают светиться - этим вы замеряете степень активации каскада. Все эти работы проводятся не вручную, а специальной роботизированной системой, которая крайне эффективно, очень точно и быстро пипетирует необходимые вещества, а затем проводит необходимую обработку этой плашки (это может быть инкубация при определенной температуре, это может быть покачивание для лучшего перемешивания, это может быть фильтрация компонентов, промывание и, наконец, - пересдача в специальный ридер, то есть прибор, который будет считывать вашу светимость). Все это проводит робот, у которого есть руки, который берет плашку и переносит ее туда-сюда. Лучше всего, чтобы было три руки, для того чтобы это все было быстро, и можно было бы работать с большим количеством плашек и соединений. Этот робот, кроме того, что пипетирует необходимые компоненты в каждую из лунок, он также добавляет туда ваши низкомолекулярные вещества из библиотеки. Как правило, это делается в трипликатах - одно и то же вещество добавляется в три лунки, чтобы можно было доверять полученным результатам. И цель всего этого - найти то вещество, которое заблокирует активацию Hedgehog-зависимого сигнального каскада, который вы запустили, добавив, например, сам Hedgehog в избыточных количествах. Таким путем производится скрининг, и этот этап был проведен разнообразными академическими лабораториями и лабораториями нескольких компаний. Здесь показано несколько примеров. Например, очень известная лаборатория Beachy в США, которая очень много сделала для понимания архитектуры Hedgehog-зависимого сигнального каскада. Они провели скрининг на довольно маленькой библиотеке соединений - всего 10 тысяч, потому что библиотека стоит денег, и академическая лаборатория не может позволить себе скринировать миллион соединений. Но даже такой скрининг позволил найти ряд хитов, то есть ряд веществ, которые при относительно низкой концентрации эффективно подавляют активацию Hedgehog-зависимого сигнального каскада в этих клетках. Также ряд компаний провели свои скрининги с уже более крупным количеством соединений и нашли довольно большое количество хитов.
Теперь мы переходим к следующему этапу, который проведен был полностью не академической лабораторией, а компанией Genentech (Калифорния). Компания Genentech нашла хит (его структура указана здесь), очень эффективный в ингибировании этого сигнального каскада. Здесь указано IC50 - это концентрация, при которой каскад подавлен наполовину. Вы видите, что концентрация в 12 nМ подавляет каскад наполовину, то есть это вещество высокоактивно. Однако следующие работы показали, что это вещество обладает рядом качеств, делающих его невозможным для использования как лекарства, а именно, это вещество плохо растворяется в воде, соответственно, если вы будете давать его пациенту, то его максимально достижимое количество в крови будет низким, кроме того, это вещество метаболически нестабильно. Эти эксперименты были проведены на собаках, которым выдавали радиоактивное меченое вещество, и измерялся период полураспада этого вещества в плазме организма. И оказалось, что этот период слишком короткий, то есть вещество метаболически нестабильно. И тогда компанией был проведен так называемый SAR (structure-activity based optimization), то есть оптимизация исходного хита химическим путем, которая основана на анализе его химической структуры, для того чтобы добиться улучшения его свойств. Этот SAR был проведен в два этапа. На первом этапе целью оптимизации было улучшение метаболической стабильности этого вещества (в организме собаки) при сохранении его высокой эффективности, и здесь показано, что произошло. Эта боковая группа была заменена на ряд других, которые представлены здесь в таблице, то есть были синтезированы вторичные варианты этого вещества, в которых одна часть сохранялась, а другая менялась. Все эти вещества были протестированы на исходной тест-системе и на собаках с целью выявления метаболической стабильности. Было выбрано вещество номер 15, которое обладало высокой эффективностью и вместе с тем было высоко стабильно. Следующим этапом была проведена также модификация с целью улучшения водорастворимости вещества, и здесь эта группа модифицировалась вот такими химическими группами, которые показаны здесь, и было выбрано вещество номер 31, которое обладало улучшенными водорастворимыми свойствами. Итак, этап "lead optimization" прошел через промежуточное вещество 15 к веществу 31, которое обладает высокой эффективностью ингибирования Hedgehog-зависимого сигнального каскада, хорошо растворяется в воде и стабильно в организме. И это вещество затем проводилось через все последующие этапы.
Следующий этап, как я вам рассказал, - это преклинические испытания на животных моделях. Итак, компанией разрабатывалось вещество, которое должно убивать раковые клетки. Прежде чем давать это вещество человеку, необходимо было показать, что на других организмах, на мышиной, например, модели, это вещество способно убивать раковые клетки. Очень часто для такого рода экспериментов используются мышиные ксенотрансплантанты. То есть особой линии мышей (они называются nude mice), которая обладает подавленным иммунным ответом, трансплантируются человеческие раковые клетки в определенные участки тела (часто в хвост иголкой всаживается определенное количество человеческих раковых клеток). Поскольку у этой мыши подавлен иммунный ответ, она не может иммунным путем бороться с этим трансплантатом; человеческие раковые клетки чувствуют себя комфортно и естественно размножаются, как и положено раковым клеткам, и на определенном этапе метастазируют. И затем мышь, в которой развивается человеческий рак, кормят веществом, которое затем планируется использовать на человеческих пациентах. В случае с веществом компании Genentech были проведены несколько типов экспериментов, когда человеческие раковые клетки разного типа трансплантировались в мышь, и исследовалась активность ряда веществ, например, насколько вещество 31, а также его предшественники способны подавлять активность Hedgehog-зависимого сигнального каскада в человеческих раковых клетках, засаженных в мышь. И оказалось, что вещество 31 при хорошей концентрации подавляет эту активность практически на 100%. Еще более важные исследования показаны здесь, когда измерялся объем опухоли, которая развивалась в мышах после трансплантации человеческих раковых клеток. Оказалось, что если мышь не обрабатывать никаким лекарством, то за неделю объем опухоли вырастает в 5 раз, если же мышь обрабатывать веществом 31 в увеличивающихся концентрациях, то опухоль перестает расти и даже регрессирует. Таким образом, эти эксперименты оказались успешны и позволили перейти к первой фазе клинических испытаний.
Как я сказал, Hedgehog-зависимый сигнальный каскад печально известен своей способностью запускать такие формы рака, как базалиома и медуллобластома. Было проведено два типа клинических испытаний первой стадии. Здесь показаны испытания, которые проводились на больных, страдающих базалиомой в запущенной стадии, которым уже практически не помогали другие средства лечения. Использовалась группа из 33 больных, и им в разных дозах давалось это вещество, и половина всех больных показала значительное улучшение состояния, а из второй половины большая часть показала стабилизацию, то есть не проходило дальнейшего ухудшения состояния. Здесь вы видите фотографии раковых опухолей кожи двух больных до и после лечения этим веществом. Вы видите насколько ужасна форма раковых опухолей, вы видите, что вещество очевидно улучшает ситуацию, хотя полного излечения в этих экспериментах не было достигнуто. Таким образом, эти клинические испытания первой фазы были очень успешны. Компания также провела клинические испытания первой фазы на другой форме болезни, медуллобластоме. Здесь ситуация в каком-то смысле уникальна, потому что был исследован один пациент (это совершенно не стандартно), который был при смерти и никакие средства лечения не помогали. Медуллобластома, как я уже говорил, поражает детей и подростков. Данный пациент был диагностирован очень поздно, в возрасте 22 лет. Ему была диагностирована медуллобластома - опухоль мозжечка. На томографии видно, что у этого пациента было мощное метастазирование по всему телу. Его лечили всеми возможными способами, хирургическое вмешательство было невозможно, потому что слишком запущенная была форма болезни. Была проведена и химиотерапия, и радиотерапия, использовались другие известные лекарства, но все было бесполезно, и больной был в крайне плохом состоянии, истощенный, с большой потерей веса, постоянно страдал от боли, и в госпитале было решено попробовать испытать на нем действие этого лекарства. Оказалось, что в течение двух месяцев, пока это лекарство ему давали, он перестал испытывать сильную боль в костях, быстро набрал вес, покинул больницу, вернулся к нормальной жизни, стал ходить на работу, бегать по утрам, но длилось это всего несколько месяцев. Здесь вы видите его томографию после успешной фазы лечения. Однако через несколько месяцев болезнь вернулась - метастазы появились снова повсюду, и спустя короткое время человек умер. Дальнейшие исследования показали очень важную вещь, а именно - исследователи выяснили причину, почему вернулась болезнь. Раковые клетки особенные, а каждый случай ракообразования - это эволюционный эксперимент, когда клетка накапливает ряд мутаций, которые позволяют ей побеждать защитные системы организма. И у этого конкретного больного раковые клетки выработали мутацию в гене, кодирующем белок Smoothened, который являлся прямой мишенью этого вещества (то есть доказано, что это вещество физически связывается с белком Smoothened и ингибирует его активность). Так вот, раковые клетки этого пациента выработали мутацию, которая привела к тому, чтобы белок Smoothened стал нечувствителен к этому веществу, оно перестало с ним связываться, произошла одна аминокислотная замена, что сделало эти клетки нечувствительными к лекарству, и они размножились снова и убили человека. В этом случае представлена жестокая ирония, потому что все предыдущие методы лечения этого пациента стимулировали, по сути, максимальную мутационную активность раковых клеток, потому что человека лечили химиотерапией и радиотерапией, потому что это единственное, что было в наличии. Вы знаете, что эти методы воздействия значительно увеличивают мутационную способность.
Сейчас это вещество находится на второй фазе клинических испытаний против сразу нескольких форм рака. Я был на докладе руководителя этих исследований; он считает, что они смогут вывести это вещество на рынок примерно через 2 года.
Я завершил свой доклад и сейчас хочу пройтись по основным моментам. Надеюсь, что смог донести до вас идею о том, что процесс превращения нормальной клетки в раковую требует накопления целого ряда изменений, многие из которых запускают определенные пути внутриклеточной передачи сигнала, которые у взрослого организма не должны быть активны. Они были активны в ходе эмбрионального развития, а у взрослого организма, если они запускаются снова, это как раз с высокой вероятностью приводит к раку. И, наконец, я показал вам процесс разработки лекарств. В среднем этот процесс занимает около 10 лет и стоит порядка миллиарда долларов США, и понятно, что бигфарма способна провести этот процесс от начала и до конца, однако в этот процесс на разных этапах могут включаться и другие игроки, например, академические лаборатории могут играть на раннем этапе. Я сказал, что каждый следующий этап все более дорогостоящ, и академические лаборатории и малые startup-компании не могут проводить клинические испытания из-за их крайней дороговизны. Однако они могут провести вещество вплоть до преклинических испытаний на животных моделях, и если все проходит успешно, то эти вещества затем продаются крупным фармакомпаниям, у которых уже достаточно средств, чтобы провести вещество через все последующие этапы. Очень часто оказывается, что фармакомпании скупают вещества, разработанные более мелкими фирмами. Я читал на нескольких примерах, когда российские компании скупают вещества, доведенные до этого этапа. Также возможно совместное участие на тех или иных этапах этого процесса. В нашей лаборатории мы работаем на раннем этапе, мы заинтересованы в поиске веществ, которые в перспективе могут стать лекарствами против форм рака, которые зависят от активации Wnt/Frizzled-сигнального каскада - это прежде всего рак молочной железы и рак толстой кишки. Многие другие фирмы или лаборатории продвинулись дальше, но до конца в этом направлении по Wnt/Frizzled-каскаду никто еще не дошел. Однако Hedgehog-зависимый сигнальный каскад показал больший успех в этом смысле, и действительно можно надеяться, что скоро лекарство, спасающее людей от этих форм рака (например, базалиомы), появится на рынке.
Спасибо за внимание, буду рад ответить на вопросы.
Обсуждение лекции
(фото Н. Четвериковой)
Борис Долгин: По поводу развития крупного фармацевтического производства в России. Вы, все-таки примерно понимая ситуацию у нас, скорее бы как эксперт советовали бы - это делать, это не делать, если делать, то как? Вопрос понятен?
Владимир Катанаев: Да, вопрос понятен, я считаю, что делать, стремиться к тому, чтобы бигфарма появилась в нашей стране, необходимо, а как это делать это уже другой вопрос, здесь необходимо сочетание индивидуальной активности частных компаний и правильной государственной политики. Например, на Кубе все еще социализм, и система развития лекарств там преследует цель не заработать огромные деньги, а разработать лекарства, и эта система показала себя эффективной в разработке ряда препаратов, которые сейчас Куба активно продает по всему миру, кроме США, которые на кубинские препараты ввели эмбарго. Необходимо правильное сочетание государственной политики и возможного участия и активности частных игроков и частных инвесторов. Именно это сейчас происходит, потому что, я знаю, в России существует несколько компаний, которые поставили цель стать бигфармой. Может, это несколько завышенная цель, но стремиться к этому нужно, и как минимум стать средними игроками, не уровня Novartis, а в десять раз скромнее - тоже будет очень здорово.
Борис Долгин: Помощь государства на первых этапах понятна. Если здесь какие-нибудь рекомендации с вашей стороны с учетом американского опыта по степени строгости, сложности последнего этапа?
Владимир Катанаев: Вы имеете в виду клинические испытания?
Борис Долгин: Нет, регистрацию.
Владимир Катанаев: Я так полагаю (я, правда, не очень хорошо разбираюсь в деталях регистрационного процесса), что регистрация происходит по более или менее похожим правилам во всех странах, они оптимизированы и работают повсеместно. Хотя, может статься, что процесс регистрации лекарств в России наталкивается на дополнительные сложности, которые свойствены российской бюрократии, но про это я не знаю.
Борис Долгин: Говорят о дополнительных сложностях не в России, о том, что вообще это слишком длительный, слишком проблемный процесс в развитых странах, и за счет этого на каких-то этапах пытались этот процесс переносить в Россию или другие страны, где этот процесс более легкий.
Владимир Катанаев: Дело в том, что даже если вещество зарегистрировано в России, это не означает, что оно может продаваться в США. Вернее, это точно означает, что оно не может продаваться в США до тех пор, пока оно не будет зарегистрировано там.
Борис Долгин: То есть нужна регистрация в каждой из стран?
Владимир Катанаев: В России активно проводят клинические испытания крупные фармакомпании, в том числе Novartis имеет очень большой отдел клинических испытаний в России. Другие фирмы тоже активно на этом поле играют. Это связано с тем, что клинические испытания в России или в других развивающихся странах стоят дешевле, чем в Западной Европе или США. Поэтому на этой площадке многие бигфармы играют.
Борис Долгин: Соответственно, это какая-то возможность для наших ученых, для дополнительного заработка, проведения собственных исследований.
Владимир Катанаев: Пока это эффективная возможность для больниц, госпиталей и врачей, потому что они, участвуя в этих программах клинических испытаний, получают финансирование от западных фирм. Так, с ходу нельзя сказать, что активность западных фирм на поле клинических испытаний в России дает нам какой-то особенный шанс для создания бигфармы. Это может быть, но не обязательно. Я думаю, что правильнее другие этапы развивать в нашей стране.
Борис Долгин: Спасибо. Теперь у нас появилась дополнительная возможность заранее в он-лайне задать вопросы лектору. У меня четыре вопроса. Хотя мы указали регалии Владимира, но кто-то подумал, что он врач. Почему курение может вызвать раковое заболевание? Сколько лет можно курить и не задумываться о таких последствиях для организма? Это не к Вам, я думаю.
Владимир Катанаев: Да. Курить вообще нельзя
Борис Долгин: Как обстоят дела с лекарствами против царицы раковых опухолей - меланомы? Далее более медицинские вещи, а что-то о меланоме вы сказать сможете?
Владимир Катанаев: По большому счету - нет. Разные формы рака кожи в разной степени зависят от активации Hedgehog-зависимого сигнального каскада, поэтому то, что я рассказывал сегодня, приложимо и к определенным формам меланомы, но более конкретно я ничего сказать не могу. Могу сказать о базалиоме, о которой я упоминал: если ее диагностировать на раннем этапе, то она излечивается очень просто - хирургическим путем, а запущенная форма требует медикаментозного лечения, которое разрабатывается разными фирмами
Борис Долгин: Третий вопрос - совсем медицинский, а четвертый - мягко медицинский: хотелось послушать про современные стратегии выбора методов лечения онкологом. Что-то об этом вы можете сказать? Как вы из своего неврачебного места видите, перед чем сейчас оказывается врач, у него есть особый выбор?
(фото Н. Четвериковой)
Владимир Катанаев: Определенный выбор, безусловно, есть, но ситуация такова, что наиболее действенным методом лечения любых форм рака является хирургический, если этот рак диагностирован на раннем этапе и если мы не говорим о разных формах рака крови, где хирургически вырезать нечего. Соответственно, если пациент попадает в больницу с формой рака, которая доступна хирургическому воздействию, то у онколога нет выбора - он пойдет к хирургу, и они вырежут эту опухоль. Затем стандартный пакет воздействия - химиотерапия. Вещества, которые выводят на рынок сейчас, в каком-то смысле еще пионерские терапевтические средства, и я не знаю, насколько хорошо онкологи разных стран, может быть, в российской глубинке, будут осведомлены о тех или иных препаратах, а также, насколько они могут быть доступны в этой российской глубинке.
Борис Долгин: Хорошо, а вне российской глубинки вы не знаете случайно, в России какие новые препараты?
Владимир Катанаев: Я убежден, что Иматиниб (Glivec) активно продается в России. Дело в том, что он воздействует на свои формы рака, и прежде всего это лейкоз, и я убежден, что в России он также применяется при лечении этих форм рака.
Дмитрий: Скажите, пожалуйста, известно ли вам об успехах китайских ученых в этом направлении, поскольку в последнее время появляются публикации, что они существенно продвинулись в ряде препаратов и в этом направлении? Спасибо.
Владимир Катанаев: То, что мне известно про деятельность китайских исследователей, - это что в Китае очень популярно научное обоснование использования китайских традиционных методов медицины. И в этом есть определенный смысл, потому что очень часто исследователи пытаются выяснить, какие химические вещества стоят за теми или иными природными смесями, которые традиционно использовались в китайской медицине. И порой действительно оказывается, что удается выявить активное вещество и показать, что оно на модельных системах работает эффективно против тех или иных форм рака. Я сейчас говорю не о пациенте, а о работе в пробирке. Доведения веществ, вычлененных из традиционных смесей, до формального лекарства против рака, насколько я знаю, ни одного не произошло, но, возможно, произойдет.
Лев Московкин: Вопрос регистрации является одним из ключевых в новом законе об обращении лекарственных средств и его бурного обсуждения в Думе. Я не специалист, но, прослушав это обсуждение, я вынес мнение о том, что советская система была проще и эффективнее, а сейчас идет торговая война, точно так же, как во всех других без исключения капиталистических странах, и здесь, в этом законе, появилась очень странная вещь, там поскольку Голикова с Христенко продавливали свое, они оказались коррупционными патриотами, но не сильно, там не все так просто. Вопрос у меня такой. В связи с тем, что вы представили блестящую технологию, я получил большое удовольствие, прослушав все это, но схемы заявлены общие, и вопрос связан с тем (провокационный вопрос), что существуют и другие пути, например, исследование причин возникновения иммунодефицита, и не только приобретенного. Фармкомпании, по моему журналистскому опыту, не заинтересованы в этом. Они не заинтересованы в том, чтобы люди не болели. Мне очень понравилось, как вы привели кубинский пример, потому что он является ключевым. Спасибо.
Владимир Катанаев: Спасибо за вашу реплику, но я думаю, что тут отвечать нечего, потому что вы сказали вещи, которые понятны. Представители крупных фармкомпаний, когда выступают на тех или иных конференциях, часто открыто говорят: "Понимаете, друзья, мы должны делать деньги". Именно поэтому большое количество не интересных для фармкомпаний заболеваний по-прежнему не имеют лекарств, потому что современная система (за исключением кубинского примера) разработки лекарств подразумевает, что эти лекарства затем должны продаваться за такую сумму, которая бы окупила вложения в разработку (а вложения гигантские). Поэтому фармкомпании, с одной стороны, можно понять, а с другой стороны, есть проблема так называемых neglected diseases - "заброшенных" заболеваний. И здесь как раз, и в Западной Европе, и в США начинает происходить активное сотрудничество частных фармкомпаний с государством, потому что государство начинает играть более активную роль в разработке лекарств против таких заболеваний, которые для бигфармы исходно неинтересны, потому что рынок очень мал. Надеюсь, что такое сотрудничество будет отработано, и в будущем будут найдены способы разработки лекарств даже от низкоприбыльных в каком-то смысле заболеваний.
Ася Казанцева: Вы сказали, что нужны тысячи разных веществ для того, чтобы создать идеальное лекарство, а есть ли возможность как то заранее смоделировать на компьютере вещества, которые могут быть будут стартовой мишенью для перебора? 10-20-100, но не сотни тысяч участков. Спасибо.
Владимир Катанаев: Вопрос очень хороший, и вы абсолютно правы. Такой подход имеет право на существование, более того, активно используется. У него есть свои ограничения, потому что для такого компьютерного моделирования требуется знать конкретную трехмерную структуру белка-мишени, против которого вы хотите найти ваше лекарство. Именно поэтому крупные фармкомпании имеют свои собственные очень большие отделы по кристаллизации, и очень часто происходит синергический подход, когда высокопроизводительный скрининг сочетается с рациональным дизайном на тех или иных этапах. Например, часто происходит первый этап, когда скринируются библиотеки и находятся исходные хиты, а второй этап - их оптимизация - часто вовлекает в себя компьютерное моделирование, которое позволяет предсказать, какие группы можно насадить на исходное вещество, чтобы улучшить исходные хорошие свойства и избавиться от исходных плохих свойств. Здесь активно используется компьютерное моделирование.
(фото Н. Четвериковой)
Борис Долгин: Иными словами, продолжая мысль, если мы будем знать больше о мишенях, мы сможем задействовать компьютерное моделирование с самого первого этапа.
Владимир Катанаев: И да, и нет. Другое ограничение компьютерного моделирования как подхода состоит в том, что вы заранее ограничиваете себя одним белком. Если мы говорили о Hedgehog-зависимом сигнальном каскаде, применяя компьютерное моделирование, вы бы сказали так: "Хорошо, я считаю, что белок Gli, например, четвертый из этого каскада, является самым важным, и разработка веществ, которые будут связываться с ним, является ключом к нахождению эффективных лекарств". Вы его кристаллизовали, решили его трехмерную структуру, засадили специалистов по молекулярному докингу за суперкомпьютеры. Они вам нашли нужное вещество, вы синтезировали это вещество, подтвердили его активность. Затем даете его в культуру клеток или организм, и оказывается, что оно недостаточно эффективно, менее, чем вы ожидали. А если вы исходно в качестве мишени используете не один белок, а весь сигнальный путь, то ваши шансы, что вы найдете эффективно работающее вещество, которое вы сможете довести до лекарства, повышаются.
Борис Долгин: Можно делать то же, исходя из одного белка
Владимир Катанаев: Правильно, но очень часто, когда вы проводите скрининг, используя в виде мишени целый сигнальный путь, то вы находите очень неожиданные вещи. А именно, вы находите вещество, которое эффективно подавляет это сигнальный каскад, и затем вы начинаете исследовать, а на что же оно все-таки действует. И оказывается, что оно действует не на первый, не на второй, не на третий, не на четвертый из тех белков, которые вы ожидали, а на белок, который вообще был совершенно нов и неизвестен в своем участии в этом сигнальном каскаде. Однако вещество активно на него влияет, и оказывается, что этот белок активно в это каскаде играет, и это вещество вы затем доводите до лекарства. Такое случается очень часто. Я не против компьютерного моделирования, но необходимо сочетать, и это делается фармкомпаниями.
Андрей Летаров, институт микробиологии Академии Наук: Вы не могли бы немного уточнить background относительно роли ранних signal transduction путей в этиологии разных форм рака? Чтобы этот вопрос одной фразой охарактеризовать, представим себе, что мы методами генной инженерии получили некое млекопитающее, у которого по окончании эмбрионального развития все пять путей необратимо инактивированы. Будет ли оно здоровым, счастливым и полностью застрахованным от всех форм рака?
Владимир Катанаев: Вопрос очень хороший, крайне важный. Я полагаю, что вы сами знаете, что ответ отрицательный, такой организм не будет счастлив и, видимо, не будет жизнеспособен, потому что эти пять сигнальных путей в различной степени активны в разных участках и взрослого организма. Например, Wnt-зависимый сигнальный каскад реактивируется у беременных женщин в молочной железе. Увеличение количества молокопроизводящих клеток, которые затем необходимы для питания младенца, происходит при новом запуске Wnt-зависимого сигнального каскада. Здесь момент очень тонкий, потому что, с одной стороны, этот каскад нужен для нормального функционирования жизнедеятельности человека, а с другой стороны, если он переактивирован или активируется не тогда, когда женщина беременна, то тогда у нее появляется высокий риск развития рака, и 50% всех случаев рака молочной железы как раз связаны с активацией Wnt-зависимого сигнального каскада. Есть другие примеры, тот же Wnt-зависимый сигнальный каскад обязан быть активен в нейронах на низком, но не нулевом уровне для правильного ремоделирования аксонов, дендритов, вообще синоптических контактов. Если Wnt/Frizzled-зависимый каскад полностью вырубается, это ненормально, и одна из гипотез механизма деструктивного влияния Abeta-пептида на развитие болезни Альцгеймера состоит в том, что Abeta-пептид ингибирует Wnt-зависимый сигнальный каскад, который в норме активен в низкой форме в нейронах. Есть другие примеры: наша иммунная система обязана обновлять клетки, и так далее. Так что здесь проблема сложная. Эти каскады нельзя полностью выключить. Должна быть возможность их реактивации. Есть еще хороший пример. При регенерации ткани необходим перезапуск тех же самых сигнальных каскадов, которые были активны в ходе развития организма. У разных организмов, включая млекопитающих, при регенерации тканей сердечной мышцы после инфаркта, например, происходит активация Wnt/Frizzled-зависимого сигнального каскада, и считается, что для того, чтобы стимулировать регенерацию, нужно простимулировать этот каскад, но очень аккуратно, чтобы не вызвать ракообразование в других местах. Таким образом, всегда нужен четкий баланс между достаточной активацией и недостаточной активацией или переактивацией.
Андрей Летаров, институт микробиологии Академии Наук: Простите, а вторая часть вопроса? Первая часть вопроса была, будет ли это млекопитающее счастливым, но будет ли оно избавлено от всех форм рака, то есть все ли формы рака зависят от этого?
Владимир Катанаев: Все формы рака зависимы от тех или иных типов сигнальных путей, но я акцентировал внимание на этих пяти, однако далее идут еще тринадцать и в принципе есть формы рака, которые зависят от активации каскадов, которые идут в таблице дальше в списке, так что - нет, такое животное не только не будет счастливо, но и не будет также застраховано от развития рака. Оно будет застраховано от развития определенных форм рака, но найдутся те, которые активируют другие формы рака.
Рихард Бунько: Я хотел у вас спросить каков результат работы? Вы говорили именно о трех сигнальных системах. По-моему, в самом начале лекции вы связывали Ваши модели сигнальных систем именно с транскрипцией. Правильно я говорю или нет?
Владимир Катанаев: На выходе имеется транскрипция.
Рихард Бунько: И только потом нарушение транскрипции вы связываете с ростом опухоли.
Владимир Катанаев: Верно
Рихард Бунько: Для опухоли роста это не результат. Вы в лекции указали прекрасные результаты продаж лекарств, но не связали их со смертностью от рака. Уважаемые организаторы лекции, беспокоиться о покупке дорогостоящих лекарств не стоит. Еще не известно, будет ли от них результат. Вы все время сравниваете сигнальные пути с нормой. Модель изначально выбрана не очень. Обратите внимание на ваши советы.
Борис Долгин: В чем суть вашего тезиса? Что вы предлагаете?
Рихард Бунько: Модель. Сигнальные пути не соответствуют связи с развитием опухолевого роста. Там совершенно что-то другое происходит. Это очень важно, не хотите заниматься - и не надо.
Владимир Катанаев: Я хотел бы кратко ответить, насколько я понял вопрос или тезис. Рак - очень многосложный многоступенчатый процесс, и в развитие рака неизбежно вовлекаются другие механизмы, не затронутые в моем сегодняшнем докладе. Обо всем рассказать невозможно за один час, и я сознательно не ставил такую цель. Я сознательно рассказывал об одном механизме или группе механизмов, которые с неизбежностью запускаются при ракобразовании. Был вопрос: может ли быть ракообразование без активации сигнальных путей? Такого не может быть, однако активацией сигнальных путей не исчерпывается весь процесс ракового перерождения. Есть и другие механизмы, например, огромную роль играет ангиогенез, то есть когда раковая опухоль вокруг себя стимулирует образование кровеносных сосудов, которые будут питать эту раковую опухоль после достижения ею определенного размера. Огромное количество людей работает в направлении разработки ингибиторов ангиогенеза - именно также для борьбы с раковыми опухолями. Здесь есть поле для деятельности разнообразных ученых.
Вопрос из зала: У меня три небольших вопроса. Во-первых, насчет кубинской модели. Мне любопытно, я ничего о ней не слышал, если можно - пару примеров. Это препарат онкологический или что-то еще?
(фото Н. Четвериковой)
Владимир Катанаев: Нет, самый известный препарат - это монокомональное антитело, не онкологическое. К сожалению, я не помню, против какой болезни оно разработано. (Nota bene: самые известные достижения кубинской биотехнологии - это вакцина против менингита Б и ряд антираковых вакцин, например, против рака легких, простаты, толстой кишки.)
Вопрос из зала: Второй вопрос. Если смотреть ретроспективно, существуют химиотерапевтические препараты, которые часто применяются, они крайне токсичны. Мне интересно, если бы они сейчас проходили испытания, они бы прошли по нынешним критериям безопасности лекарств, или все-таки критерии сейчас изменились, и уже сравнивается с тем, что есть, а тогда они были приняты, потому что не было альтернативы?
Владимир Катанаев: Я могу высказать только общие рассуждения на этот счет. Совершенно справедливо, и Борисом тоже подымался этот вопрос, что жесткость требований для регистрации нового препарата возрастает с годами, и есть мнение, что ряд знаменитых препаратов, которые эффективно используются на рынке годами, если их вводить сейчас, не прошли бы регистрацию. Для препаратов, используемых в химиотерапии, можно предположить, что их было бы сложнее вывести, не удалось бы их вывести вообще - это уже я могу только спекулировать. Я полагаю, что их все равно бы удалось вывести, они таки действуют, а то, что человек страдает от них, понятно, что нужно выбирать между немедленной смертью и продлением жизни на несколько лет.
Вопрос из зала: Спасибо большое. И последний вопрос: на вашей химиоразработке на каких этапах происходит раскрытие информации хотя бы даже не о производстве, а о самой структуре, что, например, для того чтобы опубликовать статью, там уже, как правило, нужно раскрыть формулу, структуру препарата и так далее. То есть на этом этапе придется как-то позаботиться о защите интеллектуальной собственности. Как это все согласовано и как происходит?
Владимир Катанаев: Этот вопрос разработан и отработан. Прежде, чем публикуется статья с открытыми данными, происходит подача заявки на патент, и только после этого публикуется статься. То же самое справедливо для любых технологических разработок, будь то в биологии или в других областях науки. Это отработанный процесс.
Наталья, Институт химического разнообразия: У меня несколько вопросов, потому что тема близка к моей профессиональной деятельности. Первый вопрос касается выбора мишени. Вы говорили о преимуществах выбора целого сигнального каскада по сравнению с его отдельными компонентами-белками. Я хотела спросить насчет безопасности и скорректировать, насколько такое рискованное действие на фундаментальные клеточные деятельности, пролиферации, влияет на возможные побочные эффекты, и, может быть, из-за этого, с чем связаны сложности разработки веществ именно против Wnt-сигнального пути.
Владимир Катанаев: Я убежден, что есть ситуация, когда гораздо эффективней в виде мишени выбирать конкретный белок. Например, именно это было сделано, когда был разработан препарат Glivec (Imatinib). Он воздействует на конкретную измененную форму киназы (называется BCR-ABL), и там не было никакой нужды в виде мишени использовать целый сигнальный каскад, потому что в случае лейкоза образуются конкретная мутантная форма киназы, которая очень удобна для использования в виде мишени для разработки веществ, ингибирующих ее. Вы затронули другой момент, который еще более важен, а именно, насколько безопасны вещества, лекарства, которые воздействуют на те или иные формы сигнальных каскадов. Это вопрос колоссальной важности. Не знаю, обратили ли вы внимание на моем предпоследнем слайде, где я показал состояние дел со второй фазой клинических испытаний, которые проводятся компанией Genentech. Там, например, было указано три формы рака, против которых сейчас тестируется это вещество на второй фазе. Но там не было упомянуто медуллобластомы, которая практически всегда происходит из-за избыточной активации Hedgehog-зависимого сигнального каскада, а именно, в результате мутации в гене Patched. И хотя показано на первой фазе клинических испытаний, что вещество активно при лечении этой болезни, но проблема состоит в том, что медуллобластома развивается у детей и подростков - это организм все еще развивающийся, и показано, например, на мышах, что если у них блокировать Hedgehog-зависимый сигнальный каскад на их стадии детства и юношества, то это приводит к непоправимым нарушениям и дефектам в дальнейшем доразвитии организма и его функционировании. Поэтому получается, что этот препарат против медуллобластомы не имеет перспективы, потому что если его давать детям, даже если у ребенка будет подавлен рак, побочные влияния этого препарата будут настолько плохими, что пациент не будет способен нормально существовать далее. Не знаю, насколько я ответил на ваш вопрос.
Наталья, Институт химического разнообразия: Спасибо, вполне. У меня еще один вопрос. На каких препаратах, на низкомолекулярных или высокомолекулярных сейчас все больше акцентируется внимание фармкомпаний, за чем будущее - за белковыми молекулами или за низкомолекулярными веществами.
Владимир Катанаев: Я думаю, и за теми, и за другими. Фармакомпании активно развивают и те, и другие. Если говорить с представителями отдела низкомолекулярных веществ - они считают, что будущее за ними, с другой стороны, в той же компании Novartis или других фармагигантах есть большие отделы, где разрабатывают так называемые biologics - крупные молекулы, белковые прежде всего, иногда это антитела (моноклинальные или специально генетически смодифицированные), которые физически блокируют связывание определенного лиганда с определенным рецептором. Будущее и за теми, и за другими, они друг с другом не конкурируют.
Наталья, Институт химического разнообразия: Спасибо большое - и последний короткий вопрос. С вашей точки зрения, на какой этап для разработки лекарств выгоднее всего вкладывать деньги компании, если она хочет превратиться в бигфарму: начинать от скрининга или покупать готовые препараты на первой-второй стадии, или расширять продажи веществ, которые потом позволят финансировать разработку новых? Спасибо
Владимир Катанаев: Это зависит от того, о какой компании мы говорим. Если мы говорим о Химраре, то понятно что база Химрара была и есть - синтез огромных библиотек химических соединений, и для такого рода фирм вполне естественно входить в фармацевтическую деятельность со скрининга химических соединений на относительно раннем этапе. С другой стороны, если мы говорим о каких-то инвестиционных фондах, у которых даже, может быть, не поставлена кухня скринирования и так далее, зато есть деньги, которые они готовы вложить, они, наверное, будут заинтересованы в покупке веществ, уже прошедших ряд этапов, и затем они будут находить субподрядчика, чтобы тот проводил для них клинические испытания. Здесь зависит от того, о каком игроке мы говорим, какая у него база, какие у него цели. Академические лаборатории могут играть только на самом раннем этапе. Они могут создавать какие-то инновационные тестовые системы, находить неожиданные, не известные ранее мишени и затем проводить скрининг, своими силами или в сотрудничестве с другими компаниями, и надеяться, что это вещество подхватит бигфарма на следующем этапе.
М. Саркисян: Я хотела узнать, на что тратят такое большое количество денег на втором этапе, ведь пациентам, понятно, не платят. Когда тестируют на животных - понятно, что на их покупку. Неужели так много денег уходит на зарплату и покупку реактивов?
Владимир Катанаев: Здесь я опять же могу только спекулировать, так как я сам в клинических испытаниях никогда не участвовал и не планирую. Пациентам, наверное, не платят, действительно, но госпитализация стоит очень больших денег, и очень часто пациента требуется вести от начала испытаний до его конца со всеми возможными детальными исследованиями, анализами, полным мониторингом по разнообразной активности (сердечно-сосудистой системы; состояние, соотношение и количество кровяных клеток и так далее) - видимо, все это стоит очень дорого. Не знаю, как в России, а в Европе и США сам факт госпитализации очень дорого стоит, если вы попадаете, не дай Бог, в больницу. Мне доводилось видеть финансовые счета, которые госпиталь выставляет страховой компании. В этом счете львиную долю суммы занимает сам факт госпитализации. Это стоит очень дорого, а почему, я не знаю. Есть, видимо, объективные причины, есть, возможно, монопольный сговор в каком-то смысле. Тем не менее, это стоит дорого.
Константин Львович: Если подходить к этой проблеме наиболее общо, то вы раскрыли тему только наполовину, а вторую половину совсем не затронули. Хотелось бы задать вопрос по этому поводу. Изучаются больные раком люди, изучаются и здоровые люди, в частности, старики, которые дожили до ста лет - богатство нации, потому что у них, видимо, защитные механизмы эффективны. Спасибо.
Владимир Катанаев: Да, я сознательно затронул даже не половину, а еще меньшую часть проблемы. По поводу вашего вопроса: да, конечно изучаются, и здесь это не только имеет отношение к исследованиям, связанным с развитием рака и борьбой с ним, но и вообще с проблемой старения. Есть общеевропейские масштабные программы, где отслеживаются максимально крупные группы индивидуумов по всей Европе, которые демонстрируют здоровое долгожительство, отслеживается их генетический состав по определенным полиморфизмам, генам, которые, как считается, могут быть важными в тех или иных проявлениях жизнедеятельности человека, отслеживаются их родственники и потомки. Я недавно слушал доклад координатора очень большого европейского проекта (они получили максимально возможное финансирование). В этом проекте участвуют лаборатории-представители чуть ли не всех европейских стран, где поставлена цель, в частности, отследить судьбу индивидуумов, которые все еще являются молодыми, во всяком случае, не старыми, но родственниками тех индивидуумов, про которых известно, что они дожили до глубокой старости и были здоровы больше, чем стандартный престарелый человек. В ходе этой программы предполагается отслеживать самые разнообразные метаболические, генетические, биохимические, клеточные проявления этих людей. Координаторы программы надеются, что эту программу продлят до тех пор, пока эти люди не состарятся, чтобы они могли отслеживать их до самого конца и, может быть, потом узнать, почему некоторые люди могут жить до старости и не болеть раком.
Владимир: Вопрос о многоликости рака. Представим себе, что вы разработали успешное лекарство, вывели его на рынок, но, как вы сами сказали, только 50% рака молочной железы будет отвечать на лекарство. Представляете ли вы себе, как можно разделить группу больных на тех, которые будут отвечать, и которые не будут, до того, как дать лекарство им в пользование? Можно ли скринировать больных и целенаправленно назначать лекарство, то есть здесь может быть общая провокационная персонализация лекарственной терапии.
Владимир Катанаев: Вопрос очень важный и верный, и в принципе в приложении к другим болезням, не только к раку, набирает все больше популярность идея персонализации лекарств, как минимум, выраженная в смысле того, что каждому больному необходима выработка и подбор определенной дозы, то есть если стандартно всей группе больных дается одна и та же доза, то идея состоит в том, что прежде чем давать лекарство нужно провести определенные исследования, анализы, когда вот этому больному дозу нужно давать в два раза больше, чем положено по норме, а этому - наоборот, достаточно дозы в два раза меньше. Это также относится к сочетанию лекарств. Эта идея набирает популярность. Я не могу сказать, насколько она широко используется в повседневной медицинской практике (я думаю, что не широко), но, наверное, будет использоваться все больше и больше.
Оля, биологический факультет МГУ: Уже в ходе вопросов была поднята тема о важности работы эмбриональных сигналов в клетках взрослого нормального организма, то есть, получается, нужна точная адресная доставка, и сейчас разрабатывается очень много ее различных вариантов. Какой вы считаете наиболее эффективным.
Владимир Катанаев: Вопрос крайне важный, совершенно и сознательно не затронутый мной в докладе. Это огромной важности тема, на исследования которой тратятся огромные усилия и фармкомпаний, и лабораторий. Для того чтобы убить определенную форму рака, нужно создать некую концентрацию лечащего вещества вокруг раковых клеток. Это, видимо, будет лучше, чем создавать такую же концентрацию во всем организме, где это вещество будет блокировать сигнальный путь, который в норме должен работать (например, в других клетках). Возможность такой адресной доставки понизит побочные эффекты, их вероятность и силу. Какие методы наиболее оптимальны для адресной доставки - по-моему, оптимальных на данный момент вообще нет, есть разработки, но очевидно, что для каждой формы болезни способ адресной доставки будет своим, потому что если мы говорим о раке, то каждая форма рака - это уникальное заболевание. Например, если мы говорим о раке крови, то, конечно, нужно, чтобы вещество было распространено по всей крови, если же мы говорим о локализированной форме рака другого типа, то там можно говорить о более адресной доставке. Для кожи это могут быть мази. Но понятно, что мази не будут работать для рака мозга. Здесь для каждой формы рака нужна своя оптимальная форма доставки.
Ольга, МГУ им. Ломоносова: В своем докладе вы делали акцент на создании нового препарата, что вам известно о механизмах улучшения уже существующих препаратов против рака, в частности, противоопухолевых антибиотиков в нашей стране? Это первый вопрос, а второй - скорее философский, поэтому я сразу его задам. Что вы думаете о перспективах развития фармакологии для лечения рака? Как так получается, что раковые клетки вырабатывают механизмы множественной лекарственной устойчивости практически на все известные препараты, то есть постепенно это так или иначе происходит? Как эту проблему решить, и можно ли решить вообще? Спасибо.
Владимир Катанаев: Ваши два вопроса очень тесно связаны друг с другом. Я отвечу на конкретном примере, чтобы проиллюстрировать, как к этому можно подходить, и как к этой проблеме уже подходят. Я упоминал препарат Glivec, но можно говорить и о веществе, которое воздействует на Hedgehog-зависимый сигнальный каскад. Когда пациентов начинают лечить определенным веществом, оказывается, что есть определенная пропорция, доля людей, которые не отвечают на это вещество. Может, это потому, что исходный механизм ракообразования у них другой, они попали не в те 50%, если мы говорим о молочной железе, но часто оказывается, что нечувствительность вызвана тем, что раковые клетки уже имеют конкретную молекулярную устойчивость к конкретному веществу, конкретную точечную замену в белке, которая делает данное вещество неактивным. Более того, если пациента лечат длительное время, и не удается быстро побороть раковые клетки, а только подавить их, то со временем вероятность того, что появится мутация в белке-мишени, делающая нечувствительными данные клетки к раковым препаратам, возрастает. Эта проблема отрефлектирована фармакомпаниями, и они разрабатывают так называемые ингибиторы тех или иных каскадов второго поколения. Здесь очень активно используется молекулярный drug-дизайн, когда известна кристаллическая трехмерная структура исходного белка определенной киназы, известна кристаллическая трехмерная структура мутантной киназы, которая нечувствительна к исходному веществу. Затем методом молекулярного докинга анализируется, почему вещество больше не действует, и как его можно изменить для того, чтобы оно действовало на эту измененную форму. Деятельность такая ведется успешно. Фармакомпании выводят на уровень клинических испытаний ингибиторы второго поколения, но пока эта деятельность имеет догоняющий характер, то есть сначала пациентов лечат, потом оказывается, что некоторые пациенты не отвечают, потому что у них белок-мишень изменен, тогда все возвращается в лабораторию, разрабатывается вещество, которое будет способно ингибировать измененное вещество, и так далее. Может быть, имеет смысл пытаться компьютерным путем заранее моделировать, какие изменения могут произойти в будущем в исходном белке-мишени, которые смогут сделать этот белок нечувствительным, и тогда сразу уже развивать пакет (панель) веществ, которые будут влиять на разные возможные формы мутантных киназ или других белков-мишеней. Используется ли такой опережающий подход в фарминдустрии, я не знаю, наверное, нет, так как им требуется финансовое оправдание тех или иных исследований. Если есть определенная группа больных, у которых киназа-мишень модифицирована, тогда они начинают искать против нее лекарства. Заранее они пока не делают. Может быть, будут.
Вопрос из зала: У меня еще два связанных между собой вопроса. Вы говорите, что применение препарата, блокирующего Hedgehog-путь, приводит к гибели раковых клеток, не несущих мутации. Почему это происходит? В организме довольно много клеток, где этот путь неактивен, и они не собираются гибнуть по этому поводу. И связанный с этим вопрос. Можно ли среди продуктов генов, которые активируют этот путь, или же продуктов протеолиза, возникающих при передаче сигнала, найти какие-то молекулы, которые можно было бы использовать как маркеры того, что где-то, в каком-то месте имеется гиперактивация этого пути и, следовательно, это нужно для развития средств, в крайнем случае - для диагностики рака?
(фото Н. Четвериковой)
Владимир Катанаев: Первый вопрос: почему эти клетки умирают? Потому что они исходно начали размножаться из-за того, что у них активировался сигнальный каскад, и они изменили свою сущность таким образом, что как минимум для своего размножения они требуют постоянной активации этого каскада. Если каскад подавлен, то подавляется размножение. Часто оказывается, что клетки не умирают, во всяком случае, это не есть прямой и непосредственный ответ клеток на подавление каскада. Они перестают размножаться, их отмирание - это уже более сложно регулируемый, зависящий от других показателей процесс. С другой стороны, для определенных типов раковых клеток конкретно показано, что предотвращение работы сигнального каскада в этих клетках приводит к их апоптозу. Почему умирают эти клетки, а не те, которые этот каскад не активируют, - потому что они другие , они зависят от этого каскада. Конкретно молекулярный механизм этого явления будет отличаться от линии к линии. Конкретного общего ответа я вам дать не могу. Второй вопрос был про маркеры. Это очень важная тема, которая активно исследуется. Мы говорили об опухоли молочной железы и о том, что в половине случаев в развитии этой опухоли наблюдается активация Wnt-зависимого сигнального каскада. Те методы, которые показывают, что в этом случае была активация, а в этом - нет, которые мне известны -это гистологические методы. Они не применимы к удобной диагностики анализа пациента. Такие методы следует развивать, и, я думаю, над этим работают, наверняка есть какие-то успешные примеры, когда те или иные формы рака способны выделять определенное вещество, по наличию или отсутствию которого мы смогли бы заключить, что в них активирован данный конкретный сигнальный каскад. Конкретных таких примеров мне сейчас в голову не приходит, но я думаю, что они есть, но в общем, наверное, проблема не решена, потому что эффективно определить, был ли активен данный сигнальный каскад, можно гистологически, часто post mortem, то есть когда проводится анализ тканей и иммунное окрашивание на определенные белки, которые указывают на активацию этого каскада. (Nota bene: хотя биопсия тканей широко распространена.)
Борис Долгин: А вообще задача в этом направлении ставится?
Владимир Катанаев: Конечно. Хочу рассказать о простом примере. В случае форм рака крови (разнообразных лейкозов) гистологический анализ проводить легко, то есть у человека проводится забор крови, и производится анализ его клеток, и можно сделать четкое подтверждение того, что, например, в данных белых кровяных тельцах активирован белок BCR-ABL, это давно делается, но это отдельный случай, когда не требуется глубокой интервенции для того, чтобы провести гистологический анализ. В других случаях это гораздо трудней.
Головачев Сергей: Насколько я понял, все традиционные методы лечения рака, которые сейчас существуют (химиотерапия, радиотерапия, хирургические методы) - это борьба со следствием. У меня сложилось впечатление, что та модель, о которой вы сказали, - продвижение вперед в этом плане, потому что делается попытка понять, почему происходит перепрограммирование этих клеток. И вначале вы давали три случая, почему это происходит, и, насколько я понял, это до сих пор не понятно и не изучено. С другой стороны, вы говорите о том, что каждая форма рака обусловлена сочетанием различных факторов. Существует ли перспектива нахождения некой единой причины? Какова позиция науки, вас как биолога, о некой глубинной причине формирования всех форм рака? Потому что это или всего лишь цепочка совпадений в каждом конкретном случае, и попытка выявить какой-то закон - все равно, что прогнозировать квантовый метод, это цепь событий, вероятностей, и ничего более. Спасибо.
Борис Долгин: Можно ли вообще говорить о раке как о едином явлении?
Владимир Катанаев: В данном смысле - нет. О раке нельзя говорить как об одной болезни, и вещества, которое бы лечило от всех форм рака, не существует и существовать не может. То, что мы знаем о жизни и о том, как работают клетки организма, позволяет сделать вывод, что такого вещества быть не может. Это не означает, что нельзя разрабатывать вещества, которые будут активны против тех или иных форм рака. И здесь вопрос встает следующим образом: имеет ли смысл разрабатывать вещество, которое будет работать в лучшем случае в половине случаев рака молочной железы, зная, что вторая половина всех примеров заболевания не будет отвечать данному лекарству? И, видимо, ответ положительный: что, конечно, стоит, потому что если удастся спасти хотя бы половину всех больных, это уже очень здорово. Для некоторых других форм рака окажется, что поиск детерминистической причины позволит вам выявить еще более скромную долю тех или иных форм рака, например, может быть, ваше лекарство будет активно против 10% рака определенной ткани. Имеет ли смысл тогда разрабатывать такое вещество? Я думаю, что все равно имеет, потому что за всем этим будут стоять человеческие жизни, которые, может быть, удастся спасти. Вы не то чтобы стреляете из лука в одну мишень, у вас много мишеней, и чем больше мишеней вы поражаете в ходе вашей деятельности, тем больше людей в итоге будет спасено, но всегда найдутся те, которых вы не можете спасти.
Александр: Вы не могли бы прокомментировать процент успешного выхода деятельности на каждом из этапов (допустим, лаборатория исследовала 100 лекарств и выход 1%), и также, сколько стоит разработка на каждом из этапов, и какие временные рамки (допустим, анализ одного хита в год)? Можно уточнить?
Борис Долгин: Такое ощущение, что вы собрались написать бизнес-план.
Владимир Катанаев: Здесь, конечно, все варьируется от случая к случаю. Общая средняя длительность процесса порядка 10 лет. Общая средняя стоимость - миллиарды долларов (более 1-менее 10). Процент выбраковки составляет не менее 90%. Вы находите 10 хитов - и вам сильно повезет, если хоть один их них вы проведете через стадию lead optimization. Вероятность того, что это вещество успешно пройдет преклинические испытания, а затем клинические испытания, низка. Например, вы отвечаете за национальную систему разработки лекарств, вы должны осознавать, что вам нужно вести все исследования максимально массированно, то есть иметь не 10 хитов, а 100, а еще лучше - 1000. И из них, предположим, вы проведете через животные модели 10 и через клинические испытания одно - тогда вы победили. Если вы начали с одного, то вероятность того, что вы дойдете успешно до самого конца, невысока. Это является обескураживающим осознанием для людей, которые пытаются из своих лабораторных исследований создать хит, а затем довести его до лекарства. Очень часто ученые не осознают, что то вещество, которое прекрасно работает в их руках и на их моделях, не имеет никаких шансов, чтобы стать, например, лекарством против рака мозга, просто потому, что оно никак не может преодолеть гематоэнцефалический барьер (ну, у него такие свойства). Эти вещи нужно иметь в виду, когда планируются масштабные испытания, и, конечно, бигфарма все это прекрасно осознает. Про стоимость. Как я сказал, на каждом последующем этапе стоимость возрастает, но здесь все опять же зависит от конкретной ситуации: проводить эксперименты с тысячей мышей дороже, чем проводить эксперименты с культурой клеток в чашках Петри. Бывает и так, что первый этап дорог. Например, Вы хотите просканировать миллион веществ (например, у Химрара купить миллион веществ) - это будет очень дорого.
Егор, МГУ: У меня тоже связанный вопрос. Вы говорите, что с каждым этапом все дороже и дороже, но как варьируется прибыль в сравнении с компаниями, которые занимаются разработками на ранних этапах? Эта компания меньше выиграет. На сколько? Какова доля формулы, и какова доля клинических испытаний? Сколько платят за формулу, и сколько платят за клинические испытания, которые проводит большая компания?
Владимир Катанаев: Конкретных цифр я назвать не могу, потому что не знаю. Можно сказать в общем: прибыль, на которую могут рассчитывать стартапы, малые компании, когда они успешно проводят вещество через ранние этапы вплоть до животных моделей. Прибыль, которую они могут получить, продав свое вещество бигфарме, которая затем идет дальше, она будет неизмеримо меньше, чем возможная прибыль бигфармы, если бигфарма затем успешно проведет это вещество через клинику и выведет на рынок. Разница в прибыли на порядок как минимум, но с этим приходится мириться.
Борис Долгин: Если не прибегнуть к помощи большой фармацевтической компании и надеяться на то, что сделаешь все сам, все может свестись к нулю.
Владимир Катанаев: Да.
Михаил, МГУ: Вы привели словосочетание BCR-ABL. Насколько я помню, подобные перестройки, транслокации, часто возникают вторично, когда первично какую-то онкологию лечат химиотерапией или радиотерапией, тогда возникают вторичные лейкозы, которые, как правило, уже неизлечимы. У меня вопрос: работают ли сейчас какие-нибудь лекарства на плохо изученных каскадах, которые возникают от хромосомных транслокаций?
Владимир Катанаев: Естественно, такой канонический, догматический пример -это препарат Glivec, который работает против BCR-ABL, а также против других форм киназы ABL, которые возникают в результате хромосомных перестроек. Есть хромосомные перестройки, вызываемые некоторыми вирусами, которое также приводит к слиянию вирусного белка Gag, если я не ошибаюсь, с ABL, что также приводит к появлению конститутивно активных форм ABL-киназы. Есть ли другие, не связанные с ABL-историей, ситуации при ракообразовании, когда хромосомные аберрации приводят к надежным, с точки зрения рака, возможностям для дальнейшего ракового перерождения, я не знаю, так, с ходу не могу вспомнить. В принципе, вы прекрасно знаете, что хромосомные перестройки (аберрации) на поздних этапах ракообразования происходят часто, вносят мутагенирующий эффект и, безусловно, способствуют накоплению дополнительных соматических мутаций. Других примеров, как в случае с миелоидным лейкозом, когда конкретная хромосомная перестройка приводит к образованию конкретной мутантной формы белка, что наблюдается в 100% случаях этой формы рака, мне неизвестно, наверное, это уникальный случай.