Они использовали штамм аденовируса, который вызывает у человека острую респираторную инфекцию. Этот аденовирус имеет линейную двунитча-
тую ДНК. В отличие от ретровируса он не интегрирует свою ДНК в геном ин-
фицированной клетки, а значит, не может трансформировать эту клетку в рако-
вую. Его гены работают в клетке лишь ограниченное время.
Чтобы проникнуть в живую клетку – нормальную или раковую и успешно там размножаться, аденовирус должен преодолеть защиту – белок р53 гена wt53. Этот белок обнаруживает любые изменения в ДНК клетки, вызванные мутацией или проникновением вируса в клетку. Заметив изменение ДНК или вирус, белок р53 прекращает деление клетки или даже вызывает ее апоптоз,
чтобы мутация или опасный вирус не распространились в ее потомках.
Аденовирус имеет гены, кодирующие белки Е1В и Е1А, обезвреживаю-
щие р53. Инфицировав клетку, вирус продуцирует эти белки, например, белок Е1В, который «прилипает» к белку р53, инактивируя его. Этим он выключает ген wt53, поэтому апоптоз зараженной клетки не происходит, и вирус размно-
жается.
Учѐные разработали два способа уничтожения раковых клеток аденови-
русами.
Первый способ. Аденовирус модифицируют так, чтобы он избирательно инфицировал и разрушал раковые клетки, не повреждая нормальные клетки.
У аденовируса на белковой оболочке имеется 12 выростов. Они обеспе-
чивают связывание вируса с белком-рецептором на поверхности раковой клет-
ки.
Штаммы аденовируса легче связываются с рецепторами нормальных кле-
ток, чем раковых клеток. Поэтому целью учѐных было создание аденовируса,
который бы связывался только с раковыми клетками.
Для этого авторы используют адапторные молекулы, которые присоеди-
няются к выростам на аденовирусе как «вилка к штепсельной розетке». Адап-
торной молекулой могут быть: моноклональное антитело, молекула фактора роста или соединения, которые избирательно связываются со специфическими
231
белками-рецепторами на поверхности раковых клеток. Такие аденовирусы ин-
фицируют только раковые клетки, не затрагивая здоровые клетки.
Когда такой аденовирус распознает раковую клетку, он прикрепляется к ней и проникает в неѐ с помощью эндоцитоза. В ней он многократно реплици-
руется, что создает множество новых, т.е. дочерних вирусов. Клетка не выдер-
живает напора вирусов и разрушается, а вирусы выходят наружу и инфицируют другие раковые клетки (Рис.1).
Второй способ. В нем предусматривается создание аденовируса, который может проникать и в нормальные клетки, но его ДНК реплицируется только в раковой клетке. Для этого в геном аденовируса рядом с геном репликации ви-
руса встраивают опухолеспецифический промотор. Промотор – это регулятор-
ный участок гена, отвечающий за частоту включения гена. Для включения про-
мотора в раковой клетке есть белки, а в нормальной клетке – нет.
Поэтому ген репликации вируса включается только в раковой клетке.
В результате в раковой клетке при размножении вируса образуется также множество дочерних вирусов. От этого раковая клетка разрушается на части, а
вирусы попадают в окружающую среду. Теперь эти вирусы инфицируют дру-
гие раковые клетки, и таким же путѐм разрушают их. Нормальные клетки тоже инфицируются, но вирус в них не размножается «и не причиняет им вреда»
(Рис.2).
Примеры использования вирусов для уничтожения раковых клеток
1. В половине клеток рака разного типа ген wt53 белка р53 имеет мутации или инактивирован. В такой клетке нет белка р53 или его функции нарушены,
поэтому в ней подавлен апоптоз. В такой раковой клетке аденовирус будет раз-
множаться, а значит разрушать еѐ.
Учѐным с помощью мутаций удалось создать штамм аденовируса Ade12,
несущего делецию фрагмента гена белка EIB. Такой вирус не может реплици-
роваться в нормальных клетках, но активно реплицируется в р53-дефектных раковых клетках. Это выяснено в культуре нормальных и р53-дефектных рако-
вых клетках пациента, воздействуя на них таким вирусом.
232
Аденовирус Ade12 является перспективным для проведения дальнейших исследований его онколитических свойств. Планируется изучение его свойств при введении в раковую опухоль на бестимусных мышах, которым привиты та-
кие клетки от пациента.
2. Более подробно об использовании штамма аденовируса, лишенного ге-
на белка EIB, для этой цели дано в работе акад. Г.П. Георгиева с соавторами
(2003) при анализе ими данных Zahng J.Y.
В р53-дефектных раковых клетках аденвирус может размножаться, не синтезируя белок EIB, – блокатор апоптоза. Для проверки этого учѐные создали штамм аденовируса, у которого был удалѐн ген белка EIB. Такой вирус не мог размножаться в нормальной клетке, но размножался в клетках, в которых мути-
рован или инактивирован ген р53. В опытах на мышах с привитыми клетками рака введение такого аденовируса привело к уничтожению раковых клеток. В
настоящее время начаты испытания этого метода на пациентах, первые резуль-
таты «обнадѐживающие».
Рис. 1. К выросту на белковой оболочке аденовируса присоединяется адапторная молекула (рис. и цит. по: Д. Неттелбек и Д. Карел, 2004).
233
Рис. 2. С помощью адапторной молекулы аденовирус связывается с ре-
цептором на поверхности раковой клетки (рис. и цит. по: Д. Неттелбек и Д. Ка-
рел, 2004).
3. Ф. Маккормик (F. McCormik) и его группа (США) получили штамм аденовируса – «ONYX-015» без генов белков EIB и EIА. Такие дефектные ви-
русы могут проникать только в раковые р53-дефектные клетки. Они способны проникать в раковые клетки и «взрывать» их изнутри, как это обычно делают вирусы.
Этот вирус уже испытан на пациентах. Из 19 пациентов, страдающих от рака в области головы и шеи, получивших небольшие дозы этого аденовируса,
у 6 – опухоли уменьшились вдвое и даже больше, у 5 – перестали расти. Адено-
вирус пациентам вводился в опухоль, а также через кровь.
Д-р Д. Сце применил этот вирус для лечения пациентов при других лока-
лизациях рака. Он также отметил явное уменьшение опухолей в размерах. Но главное, считает учѐный, заключается в другом. Анализы крови показали либо
234
значительное уменьшение количества белков-маркеров, выделяемых раковыми клетками, либо их полное отсутствие. «Это показывает, – сказал доктор Д. Сце,
– что хотя опухоли и видны на экране компьютерного томографа, их клетки ли-
бо умирают, либо уже мертвы».
4. В США для уничтожения раковых клеток используется также вирус
ONYX-4II. Его действие также основано на особенностях раковой клетки: у
многих типов раковой клетки пациентов подавлен синтез белка рRb, ответст-
венного за апоптоз. Вирус ONYX-4II «атакует раковые клетки, не воздействуя на здоровые клетки», т.е. не причиняя вреда.
Учѐные убедились в условиях in vitro в разрушительном действии вируса на раковые клетки. Как полагают, он «очень эффективен при лечении рака мо-
лочной железы, простаты, головного мозга и шеи». Исследователи в дальней-
шем будут проводить дополнительные тесты. «Если все подтвердится, и
ONYX-4II действительно окажется безопасным для человека, то, вероятнее все-
го, в недалеком будущем стоит ожидать внедрения нового терапевтического метода. Это будет фактически революция, поскольку можно будет отказаться от лучевой и химиотерапии, которые наносят вред организму, в пользу более безопасного способа». (Источник: Утро.ру, 2000.)
5. Американские учѐные решили уничтожать раковые клетки генетиче-
ски-измененным вирусом СПИДа.
И. Чен (I. Chen) и его коллеги из университета Калифорнии в Лос-
Анджелесе (2005) сумели генетически изменить вирус иммунодефицита чело-
века и «научили» его уничтожать раковые клетки. За счѐт отсутствия частей,
вызывающих заболевание, вирус стал безопасным для организма.
Чтобы сделать вирус безвредным, учѐные лишили его внешней оболочки,
а сердцевину ВИЧ они поместили в «конверт» или «одежку» от другого вируса,
называемого sindbis. Если настоящий ВИЧ ищет в организме клетки иммунной системы, то видоизмененный распознает раковые клетки.
Исследователи запрограммировали вирусный пакет так, чтобы он «напа-
дал» на определенный белок на поверхности раковой клетки – на р-
235
гликопротеин, который мешает обычным лекарствам, используемым в проти-
вораковой терапии, взаимодействовать с клеткой: выбрасывает лекарство из клетки наружу в процессе лечения.
Учѐные смогли настроить свою систему так, чтобы она нацелилась на любой заданный белок, расположенный на поверхности клетки. И. Чен и его коллеги продемонстрировали успешную «наводку» приблизительно на дюжину различных молекул.
«Люди могли бы спросить, не страшно ли использовать ВИЧ как тера-
пию, – рассказывает мистер И. Чен. – Но в действительности мы полностью удалили 80% вируса. Так что теперь он – только курьер».
Учѐные рассматривают возможность использовать его для лечения от ра-
ка. Для этого необходимо ввести в вирус ген, который заставит его убивать ра-
ковые клетки. При этом вирус будет служить носителем для нужного гена – именно отсутствие такого носителя тормозит в настоящее время генотерапию рака. В вирус можно ввести, например, «ген смерти» – bах. Учѐные также вста-
вили флуоресцентный белок светлячка в свой сконструированный вирус, чтобы отследить его продвижение и убедиться, что он взаимодействует именно с ра-
ковыми клетками.
Как показали опыты с мышами, больными меланомой, – рак кожи, клетки которого дали метастазы в легкие, модифицированный ВИЧ передвигался по кровеносным сосудам в лѐгкие, где внедрялся в клетки рака. По словам д-ра Дж. Вокса (Dj. Vassaux) из Британского института исследования рака, впервые найден потенциальный носитель для гена, который доставил бы его прямо к це-
ли – раковым клеткам.
И. Чен намерен провести «ещѐ много проверок нового метода генотера-
пии, прежде чем перейти к испытаниями на людях». (По материалам:
Membrana.ru.)
Как видно, для уничтожения раковых клеток учѐные разных стран ис-
пользуют различные вирусы, генетически модифицируя их. Это понятно, так как распространение раковых клеток в окружающие здоровые ткани, так и в
236
различные органы очень сходно с распространением бактерий при бактериаль-
ных инфекциях, а так же вирусов путем включения в них определенных генов.
Отсюда и вытекает антимикробный принцип уничтожения раковых клеток у любого пациента. Одним из таких методов является вирусотерапия.
Использование генетически модифицированных вирусов для уничтоже-
ния раковых клеток любого типа – это новое средство лечения рака. Такие ви-
русы, в отличие, от лекарств стандартной химиотерапии сами отыскивают каж-
дую раковую клетку в организме пациента, и избирательно уничтожают все ра-
ковые клетки, не повреждая здоровых клеток.
Внедрившись в одну раковую клетку, вирус превращает еѐ в «фабрику» по производству таких же вирусов. Затем, как пишет Д. Кирн (D. Kirn, 2002),
«дети» этих вирусов атакуют новые раковые клетки, и в итоге все раковые клетки уничтожаются.
Мишенью для вируса является сама раковая клетка и не имеет значения,
какие генетические причины вызвали еѐ образование из нормальной клетки.
Такой метод уничтожения раковых клеток с помощью вируса может стать па-
нацеей для излечения от рака любого типа раковой клетки.
Но безопасны ли «вирусы-лекарства» для уничтожения раковых клеток?
Часто в качестве «лекарств» для уничтожения раковых клеток использу-
ют модифицированные аденовирусы. У многих пациентов – участников испы-
таний, вирусная инфекция не вызывала никаких побочных эффектов. Но орга-
низм пациента может быть инфицированным природным аденовирусом. В та-
ком случае в организме пациента могут быть антитела к аденовирусу, напри-
мер.
Учѐные продолжают поиск безопасных форм аденовирусов. В странах,
где уже используются модифицированные вирусы для лечения рака, проводит-
ся тщательное тестирование всех пациентов до и после инфузии вируса. Это необходимо, чтобы вовремя выявить патологическую реакцию. Так что опасе-
ния такого рода есть, несмотря на все преимущества уничтожения раковых кле-
ток вирусами.
237
Разработка новых естественных средств уничтожения клеток рака на ос-
нове генетически модифицированных вирусов будет продолжаться (Д. Неттел-
бек, Д. Карел, 2004).
6. Новый метод уничтожения раковых клеток объединяет вирусы с клет-
ками иммунной системы (S.H. Thorne et al., 2006).
Авторы пишут, что «проблема излечения от рака стара как мир, но до сих пор неразрешена». Причина в том, что «раковые клетки мало, чем отличаются от нормальных клеток того же типа».
Из этого и недостаток современных методов лечения рака – отсутствие их селективности. Лучевое и лекарственное лечение убивает не только раковые, но и нормальные клетки тканей и органов, что приводит к серьѐзным побочным эффектам. «Наши шансы на успех в лечении рака могут быть повышены, если мы будем селективно убивать клетки рака».
Одним из методов может быть – «обучение» клеток иммунной системы распознавать «специфические антигены на поверхности раковых клеток». Од-
нако, только некоторые типы раковых клеток «способны синтезировать подоб-
ные антигены и в очень небольших количествах». Это значительно усложняет их распознавание клетками иммунной системы.
В таких случаях можно использовать вирусы с повышенной специфично-
стью к раковым клеткам – онколитические вирусы. Они способны распознавать и разрушать раковые клетки (лизис – от греч. lysis «разложение, распад») и мо-
гут быть выделены из природных источников. Их умение распознавать кон-
кретную мишень можно повысить методами генной инженерии.
Наша иммунная система не способна отличить полезный вирус от вред-
ного и препятствует использованию таких вирусных векторов в качестве средств лечения.
Вирусный вектор – это вирус, модифицированный генно-инженерным методом так, что он либо синтезирует или не синтезирует определѐнный белок.
238
После внутривенного введения вирусов в организм только малая часть их достигает раковых клеток-мишеней, а большинство вирусов блокируется клет-
ками иммунной системы и антителами.
Многие вирусы будут прикреплены к клеткам крови и эндотелию сосу-
дов, часть удалена из крови или нейтрализована иммунной системой, только малая часть вирусов достигнет клеток-мишеней, но «не сможет прикрепиться и заразить раковые клетки» (Рис. 3).
Эффект внутривенного введения онколитического вируса можно значи-
тельно усилить, если вирусы «спрятать внутри клеток иммунной системы
(CIK)». Такие клетки не будут заблокированы иммунной системой или удалены из крови. При этом лимфоциты, несущие вирус, «способны узнавать, специфи-
чески прикрепляться и лизировать клетки ракового эндотелия, этим облегчая проникновение онколитического вируса внутрь опухоли» (Рис.4).
Проф. Стиве Торн (S.H. Thorne, 2006) и соавторы пишут, что защитные антивирусные барьеры иммунной системы ими были преодолены, используя собственные Т-лимфоциты для доставки вируса к раковым клеткам. Предвари-
тельно они заражали эти лимфоциты вирусом вакцинии. Этот вирус из группы поксивирусов и обладает онколитическими свойствами.
Т-лимфоциты способны уничтожать раковые клетки, узнавая на их по-
верхности специфические молекулы – лиганды стресса. Лиганды стресса – это молекулы, которые располагаются на поверхности клеток, подвергшихся стрес-
су – повышенная температура или воспаление, но их также обнаруживают на поверхности раковых клеток разного типа. Лиганды стресса на раковых клетках обнаруживаются чаще, чем «раковые антигены».
239
Рис. 3. Барьеры для онколитического вируса после введения его в орга-
низм внутривенно (рис. и цит. по: S.H. Thorne et al., 2006).
Рис. 4. Преодоление барьеров, если вирусы спрятаны внутри клеток им-
мунной системы (рис. и цит. по: S.H. Thorne et al., 2006).
Использование Т-лимфоцитов связано ещѐ с тем, что их можно легко размножать в питательной среде с добавлением специальных антител и факто-
ров роста – цитокинов и «загружать» вирусом вакцинии.
240