Дрожжи и РНК заменят гормоны

С хроническим воспалением в скором времени можно будет справиться без стероидных гормонов или аспирина – на смену им придут микросферы. Короткие цепочки РНК, блокирующие образование сигнальных молекул иммунной системы, удалось заключить в оболочку дрожжевых клеток. Эти двухкомпонентные «шарики» уже спасли обреченных на гибель мышей.

Абсолютное большинство лекарственных веществ действует на уровне биохимических процессов клетки, ингибируя разнообразные ферменты, самостоятельно включаясь в реакции превращения или активируя соответствующие рецепторы. Не исключение и современные нестероидные противовоспалительные средства, к которым относится аспирин, диклофенак и индометацин. Гормоны, действующие на уровне ядра клетки, обладают куда более мощным действием и, к сожалению, соответствующими побочными эффектами.

Майкл Чех из медицинской школы Массачусетского университета и его коллеги создали

прототип противовоспалительного препарата совершенно нового класса, основанный на принципе РНК-интерференции и действующий на эпигенетическом уровне. Его эффект сопоставим с гормональным, а побочных эффектов даже меньше, чем у аспирина.

Буквально три года назад «нобелевский» феномен РНК-интерференции был знаком лишь тем, кто интересовался самыми что ни на есть фундаментальными аспектами работы генома. Год спустя иммунологи и клеточные биологи стали его использовать для изучения функций отдельных генов, а уже в прошлом году появились отдельные сообщения о применении коротких цепочек РНК (не только siRNA, но и микроРНК, действующих по другому принципу) в терапевтических целях.

Идея действительно очень заманчивая – siRNA по механизму действия опережает большинство агентов как минимум на шаг, причём ученые сами вольны выбирать контролируемый ген и процесс. Тот же аспирин блокирует работу фермента циклооксигеназы (ЦОГ), предотвращая образование стимулирующих воспаление простагландинов.

В случае с siRNA мы могли бы предотвратить синтез самой ЦОГ или любого из медиаторов воспаления, и даже до этапа сборки белка.

Более того – сразу решаются проблемы специфичности лекарственного средства и выбора мишени. Во-первых, введенная цепочка нуклеотидов будет блокировать работу только определенного гена, а во-вторых, выбор гена практически ничем не ограничен – он может кодировать любого из интересующих нас участников процесса. Конечно, фармакологи уже почти десять лет ищут новые препараты не простым перебором, а моделируя взаимодействия тысяч веществ с молекулой-мишенью. Но подобрать нужное вещество не всегда удается, поэтому приходится действовать либо на более ранние, либо на более поздние этапы химического каскада, что не всегда эффективно.

В случае с siRNA основной проблемой становится транспорт – во-первых, надо доставить цепочку нуклеотидов неизмененной, во-вторых, добиться её проникновения через разнообразные барьеры, начиная от стенки кишечника и заканчивая цитоплазмой клетки.

Для этой цели Чех и соавторы публикации в Nature использовали клетки обычных пекарских дрожжей, заменив их содержимое на siRNA.

От «лишних» составляющих ученые избавились многократным вымачиванием дрожжевых клеток в кислых и щелочных растворах. В результате они получили сферы диаметром 2–4 микрометра, с оболочкой из глюкана дрожжей, внутри которых был заключен краситель, предназначенный для изучения судьбы частиц, и цепочки коротких интерферирующих РНК.

Ген, выбранный Чехом для воздействия, тоже стал в своём роде открытием – в ходе предварительного скрининга ученые выяснили, что киназа Map4k4 является одним из ключевых сигнальных факторов воспаления в макрофагах. Синтезировать по нуклеотиду siRNA, дублирующую ген Map4k4, особой проблемы не составило, так что через некоторое время у подопечных грызунов появилась высокотехнологичная, флуоресцирующая подкормка.

Хвостатым испытателям она действительно спасла жизнь.

Ведь предварительно иммунологи ввели грызунам летальную дозу липополисахарида – фрагмента клеточной стенки бактерий, запускающего неспецифическую воспалительную реакцию. Именно она виновна в развитии септического шока и последующей гибели животного. В подобных «крайних» состояниях организм погибает не от размножающихся бактерий, а от чрезмерной активности собственной иммунной системы, в первую очередь – макрофагов, синтезирующих фактор некроза опухолей-альфа и интерлейкин-1бета.

Поскольку поглощением чужеродных частиц занимаются именно макрофаги, то практически все поедаемые микросферы оказывались равномерно распределены между этими «пожирателями» в легких, печени, перитонеальной полости и коже.

И уже через полтора часа после приема нового препарата уровень ФНОа и ИЛ-1б в сыворотке крови возвращался к норме. А выживаемость грызунов в течение первых суток увеличилась в 5 раз.

В том случае, если удастся подтвердить эффективность на людях, микросферы с siRNA станут новым классом нестероидных противовоспалительных препаратов и серьезной конкуренции гормональной терапии, несмотря на все её побочные эффекты, остающейся единственным методом борьбы с септическим шоком или хроническим воспалением и аутоиммунными реакциями (болезнь Крона, псориаз, некоторые случаи атеросклероза и диабета I типа).

Ученые же наверняка продолжат свои исследования – в популярности негормонального лекарства, обладающего мощностью стероидов, фармацевтические гиганты сомневаться не будут, несмотря ни на какой кризис.