В Сеченовском университете исследуют вирусы, которые могут уничтожать раковые клетки

Ученые из лаборатории молекулярной вирусологии Сеченовского университета исследуют вирусы везикулярного стоматита, болезни Ньюкасла и миксомы в качестве средства для борьбы с онкологическими заболеваниями, а также при лечении генетических заболеваний, в частности синдрома Ашера. Какие вирусы могут из угрозы превратиться в защитников человека, насколько они безопасны и как быстро новые исследования дадут результат — об этом «Ъ-Наука» поговорила с заведующим лабораторией Александром Малоголовкиным.

— Первые попытки использовать вирусы для уничтожения раковых клеток были предприняты еще в 1960-х годах. В чем суть открытия и как далеко продвинулась наука за это время?

— Действительно, это направление было открыто в 60-х годах прошлого века, когда ученые обнаружили, что у онкологических больных при заболевании вирусными инфекциями размеры опухоли значительно уменьшались. Сначала были предприняты попытки разобраться в этом явлении более подробно и понять, как это работает. Пробовали разные вирусы на разных типах рака.

Раковые клетки не защищены иммунитетом человека, поэтому, проникая в них, вирусы не встречают сопротивления, быстро размножаются и разрушают их. Разрушая опухоль, вирус делает ее «видимой» для организма и тем самым активирует собственную иммунную систему пациента, чтобы она боролась с болезнью. Поэтому использование вирусов против рака часто называют иммунной терапией.

— Какие исследования сейчас ведутся в этом направлении?

— Первое применение вирусов вызывало у пациентов тяжелые воспалительные реакции. Поэтому следующее поколение вирусных векторов было связано с созданием и выбором более безопасных, эффективных и ориентированных систем доставки на конкретный тип опухоли.

Сейчас в мире зарегистрировано пять вирусных препаратов для лечения разных онкологических заболеваний. Один из первых зарегистрированных препаратов на основе онколитического вируса был разработан в Китае на основе аденовируса и предназначен для лечения рака головы и шеи. Также есть одобренные к применению препараты на основе герпесвируса человека (HSV-1) и энтеровируса.

Задача нашей лаборатории — не концентрироваться на разработках, которые уже были сделаны, а посмотреть, какой арсенал вирусов можно использовать для терапии разных форм рака. Невозможно создать вирусный вектор, который лечил бы все разновидности опухолей, поэтому из многообразия вирусов мы стараемся выбрать те, которые помогут эффективно бороться с исследуемыми нами типами опухолей.

— Какие именно вирусы используют в борьбе с раком?

— Адаптировать для воздействия на раковые клетки можно практически любой вирус. Мы сейчас работаем с тремя вирусами — везикулярного стоматита, болезни Ньюкасла (вирус птиц) и миксомы (вирус кроликов).

— Что представляет собой вирусная терапия? Врачи заражают пациента вирусом и ждут, когда опухоль исчезнет?

— Есть разные подходы к реализации вирусной терапии. Вирус можно запрограммировать таким образом, чтобы он попал в раковую клетку, сделал один цикл репликации и в следующую клетку уже не проникал. Такие вирусы с дефектным геномом способны «обнаружить» опухоль, как говорят клиницисты, из холодной, то есть невидимой для организма, сделать ее горячей и запустить иммунную систему человека, дать первый толчок. Этот подход позволяет ограничить распространение вируса в организме, сделать его максимально безопасным. Второй подход — позволить вирусу размножаться, но запрограммировать его так, чтобы он делал это только в раковых клетках, не трогая здоровые. Можно доставлять вирусы в организм внутри клеток.

Новый вектор развития в этой области исследований связан с комбинаторной терапией, когда вирусы применяют не в виде монолекарства, а комбинируют с препаратами химиотерапии, радиотерапии либо при хирургическом удалении опухоли. В этом случае вирусы выступают в качестве комплементарного средства. Например, когда не удается полностью сделать резекцию опухоли, или когда невозможно установить вторичные очаги опухоли, или есть метастазы, до которых невозможно добраться. Вирусы смогут их найти и уничтожить, делая терапию максимально эффективной.

— Сколько времени может занимать лечение с помощью онколитических вирусов?

— Есть очень много факторов, которые влияют на прогресс и эффективность лечения. Это стадия заболевания, используемый вирусный вектор, состояние пациента. В любом случае речь идет не об однократном применении вируса — ввел и забыл, а о курсе лечения протяженностью несколько месяцев.

— А с самим вирусом организму тоже придется бороться или он безвреден?

— Хороший вопрос. Как бы мы ни старались, вирус — это чужеродный агент для организма, поэтому вирусная терапия будет сопровождаться хорошо известными симптомами, такими как повышение температуры, слабость, болевые ощущения и т. д. В связи с этим при назначении вирусной терапии врач должен максимально корректно выбирать режим лечения, чтобы не вызвать у пациента сильный противовирусный ответ организма.

Кстати, в этом я вижу широкое поле деятельности для современной науки — разработка вирусных векторов, которые будут не иммуногенными, чтобы не вызывать сильный иммунный ответ, но при этом уничтожать раковые клетки либо доставлять в них целевые молекулы. И это второе значение вирусной онкотерапии — использовать вирусы как систему упаковки и доставки. Например, если вы хотите упаковать и доставить в пораженную опухолью область терапевтическое антитело, цитокин, энтерферон или другие препараты для активации иммунной системы.

— Ваша лаборатория работает в этих направлениях?

— Сейчас у нас есть несколько вирусных платформ, которые мы выбрали в качестве приоритетных. Первый этап исследования, которое мы проводим, связан с тестированием вирусов на клеточных культурах различных форм рака. Мы выбрали гепатокарциному печени, рак молочной железы, меланому и рак легких. На следующем этапе мы тестируем эффективность лечения на лабораторных животных. Сейчас у нас три кандидата. Наша задача — выбрать наиболее перспективного из них и далее работать над уменьшением его иммуногенности, изменением свойств и т. д.

Вторая концепция исследования с вирусными векторами сводится к тому, что мы в состав вируса вводим иммуностимулирующие молекулы, которые, на наш взгляд, должны помимо самого вируса оказывать иммуностимулирующее действие для активации иммунной системы организма. Для этого мы модифицируем вирус, добавляя к нему новые положительные свойства молекул.

— Можно ли сказать, что созданное однажды лекарство сможет полностью победить какой-либо вид рака?

— Разработка онколитических вирусов очень перспективное направление науки. Но не стоит ожидать, что вирусные векторы станут серебряной пулей в борьбе с широким перечнем раковых опухолей и нозологий. Опухоли постоянно изменяются, мутируют. Поэтому речь идет скорее о персонификации медицины, когда для пациента будет подбираться тот вид вирусных векторов, который для него наиболее эффективен, безопасен и позволит достичь максимальных успехов с учетом генетических особенностей опухоли и иммунной системы пациента.

— Второе направление исследований, которые ведутся в вашей лаборатории, связано с лечением генетических заболеваний. В его основе тоже будут вирусные векторы?

— Да, но принцип действия здесь другой. Вирусный вектор в данном случае используется для доставки в клетки организма копий «сломанного» гена. Сейчас наша лаборатория занимается разработкой и испытанием генотерапевтического препарата для лечения синдрома Ашера 2-го типа. Исследование было инициировано фондом исследования и лечения заболеваний сетчатки глаза «РетинаФонд» и проводится при его поддержке. Синдром Ашера 2-го типа — это комбинированная генетическая патология, при которой у человека постепенно снижаются слух и периферическое зрение. Лекарства, которое бы останавливало этот процесс, пока нет ни в России, ни в мире. Развитие дегенерации сетчатки при синдроме Ашера 2-го типа часто связано с мутацией гена USH2A. Мы придумали, как доставить в клетки сетчатки глаза здоровые копии поврежденного гена и остановить прогресс болезни. В качестве «курьеров» для этого используем безопасные для человека аденоассоциированные вирусы. Они не размножаются в организме и не вызывают заболевания. Мы уже отработали технологию получения вирусных векторов, их очистки и концентрирования, а также создали генетическую конструкцию и «упаковали» ее в вирусные векторы. Ранее мы протестировали разработку в лабораторных условиях на клеточной культуре пигментного эпителия сетчатки человека. Результат подтвердил способность вирусных векторов доставлять копии гена в клетки. А сейчас мы завершили еще один важный этап исследования — испытали новую технологию на лабораторных трансгенных мышах.

— Откуда привезли животных для эксперимента и какие результаты он показал?

— Генно-модифицированных мышей доставили из Китая. С помощью метода геномного редактирования им специально «сломали» ген USH2A, что приводит к прогрессивному развитию синдрома Ашера. В ходе эксперимента мы разделили мышей на несколько экспериментальных групп. Первой с помощью субретинальных инъекций ввели вирусные векторы, несущие здоровые мини-копии гена. Второй группе помимо вирусных векторов ввели зеленый вирус, кодирующий флюоресцентный белок (GFP), чтобы убедиться, что копии генов успешно доставлены в клетки сетчатки. Третьей контрольной группе ввели физиологический раствор. В течение нескольких месяцев мы наблюдали за животными, после чего выполнили оптическую когерентную томографию, гистологические и молекулярные исследования. Затем были проведены иммуногистохимические исследования образцов сетчатки глаза животных. Они показали, что у мышей, которым был доставлен генотерапевтический препарат, удалось замедлить развитие дегенеративных изменений сетчатки при синдроме Ашера. Доставленные здоровые мини-копии гена стимулировали выработку белка, который взял на себя функцию, утраченную вследствие мутации.

— В перспективе можно ли с помощью вашей технологии вернуть зрение людям, которые его утратили?

— Наш генотерапевтический препарат не вернет зрение пациентам, которые уже его потеряли. Но мы рассчитываем, что он будет замедлять развитие слепоты при синдроме Ашера и полностью останавливать потерю зрения у тех, у кого пока нет проявлений этого генетического заболевания.

— Какие у вас дальнейшие задачи по разработке генотерапевтического препарата?

— В дальнейших планах провести масштабные исследования на большем количестве животных с синдромом Ашера — для подбора точной дозировки препарата у мышей разных возрастных групп. Кроме того, в ближайшее время проведем эксперимент на лабораторных моделях с болезнью Штаргардта — наследственным заболеванием сетчатки, которое приводит к утрате центрального зрения. Используя такой же подход, мы введем животным в сетчатку вирусные векторы, которые доставят в клетки здоровые копии поврежденного гена.

Исследование было инициировано фондом исследования и лечения заболеваний сетчатки глаза «РетинаФонд» и проводится при его поддержке.

Подготовлено при поддержке Сеченовского университета