Лечение рака: от ранней диагностики до генотерапии и профилактической вакцины

Генная атака на рак
Владислав Новиков, STRF.ru

В Институте биологии гена Российской академии наук (ИБГ РАН) создано производство тест-наборов для генодиагностики рака, предназначенных для выявления онкологических заболеваний на самых ранних стадиях и рационалистического выбора стратегии их лечения. На этапе получения разрешения на проведение клинических испытаний находится вакцина против рака, которая будет принципиально новым словом в профилактике и лечении онкологических заболеваний.

У людей различают два вида иммунитета: врождённый и приобретённый. Врождённый иммунитет отвечает за общую сопротивляемость организма, составляет первую линию защиты от патогенов. Приобретённый иммунитет формируется в результате перенесённых заболеваний или при вакцинации, он борется с инфекциями и вовлечён в нейтрализацию и удаление из организма чужеродных молекул, которые ранее уже попадали в организм. Система врождённого иммунитета эволюционно более древняя, она имеет больший потенциал по сравнению с приобретённым иммунитетом. Именно активацию системы врождённого иммунитета исследователи из ИБГ РАН использовали для борьбы с раком.

«В нашем институте был открыт ряд генов, связанных с образованием и функционированием опухолевых клеток в организме, – рассказывает заведующий лабораторией генной терапии ИБГ РАН Сергей Ларин.– Учёные обнаружили корреляцию между экспрессией этих генов и образованием опухолевых клеток в организме пациента. Было выявлено участие одного из этих генов в регуляции врождённого иммунного ответа. Это стало отправной точкой в создании вакцины против рака».

Активные работы в области стимуляции противоопухолевого иммунитета в терапевтических целях начались в ИБГ РАН в середине 90-х годов прошлого века. Помимо ИБГ РАН, в работах участвовали НИИ онкологии им. Н. Н. Петрова в Санкт-Петербурге, Российский онкологический научный центр имени Н. Н. Блохина (РОНЦ РАМН) в Москве и другие учреждения.

«Флажок опасности» на опухолевых клетках

В начале работ молекулярные механизмы врождённого иммунитета не были известны. В 1996 году сотрудником ИБГ РАН Ольгой Кустиковой был открыт ген Tag7. Белок, который кодировался этим геном, оказался индуктором врождённого иммунитета. Были начаты работы по изучению его защитной роли на мышах. Ген вводили в мышиные опухолевые клетки и затем эти опухолевые клетки инъецировали мышам. Оказалось, что такие генно-модифицированные опухолевые клетки не вызывают формирование опухолей у мышей, то есть введение одного гена меняло динамику развития опухоли. Это подтвердило гипотезу о том, что предлагаемый подход может быть использован для противоопухолевой иммуностимуляции.

В дальнейшем оказалось, что если после введения модифицированных опухолевых клеток мышам ввести также и исходные немодифицированные опухолевые клетки, которые обычно мышь убивают, то такие мыши оказываются защищёнными. Так специалисты научились ставить «флажок опасности» на опухолевые клетки, в результате чего иммунная система начала распознавать опухоль, и лимфоциты получили возможность различать опухолевые клетки, которые до этого были «невидимыми».

Введение модифицированных клеток в организм настраивает врождённый иммунитет так, что при развитии уже немодифицированной опухоли запускается механизм приобретённого иммунного ответа.

От экспериментов на мышах – к клиническим испытаниям вакцины

Первые опыты на мышах были начаты в середине 90-х, а первые клинические испытания прошли уже в 2000 году. Использовалась схема ex vivo генной терапии. У пациента брали опухолевые клетки и вводили в них генетические конструкции, кодирующие терапевтические гены, что вело к экспрессии терапевтического белка, а сами опухолевые клетки инактивировали (блокировали их размножение) путём облучения. В дальнейшем, проделав все необходимые тесты по оценке качества и безопасности таких генетически модифицированных клеток, их вводили обратно пациенту с целью стимуляции его собственного противоопухолевого иммунитета. По сути это была индивидуальная вакцина. Но этот путь оказался очень сложным технически, долгим и дорогим. А самое главное – такой вид лечения мог бы помочь только ограниченному числу пациентов.

В ходе этой работы учёным удалось создать банк опухолевых клеток пациентов. Для каждой опухоли был определён состав антигенов. Затем из этого банка было выбрано несколько универсальных клеточных линий, которые содержат широкий спектр известных опухолевых антигенов.

Но здесь важно отметить, что каждая опухоль у пациентов возникает в результате индивидуальных генетических поломок. Каждое онкологическое заболевание индивидуально по набору молекулярных изменений, которые произошли в каждой клетке. Это – одна из основных причин того, почему до сих пор не создано ни одного лекарства, которое позволяло бы убивать абсолютно все опухолевые клетки.

Накопив такой банк и выбрав из него универсальные группы клеток, исследователи получили возможность создать универсальную вакцину, которая будет подходить не всем, но достаточно большому количеству пациентов.

Основной вывод, который сделали учёные по результатам клинических испытаний, проведённых с прототипом разрабатываемой в настоящее время вакцины в начале 2000-х: нужно тщательнее следить за подбором пациентов и за выбором индивидуальных схем лечения для них. В лабораторных условиях сотрудниками ИБГ РАН был сделан ряд наработок, которые позволили максимально приблизиться к молекулярной паспортизации как клеток вакцины, так и опухолей пациента. Это дало возможность исключить из испытаний потенциально невосприимчивых пациентов.

Кроме того, параллельно были начаты работы по созданию тестов, которые позволяют осмысленно-рационалистически подходить к выбору дальнейшей стратегии лечения таких пациентов.

Генодиагностика на службе онкологов

На сегодняшний день основная идеология лечения злокачественных опухолей состоит в использовании хирургических, химиотерапевтических или радиотерапевтических методик. В случае химиотерапии обычно назначают традиционные схемы – терапии первой, второй, третьей линий. Если пациенту помогла терапия первой линии, значит – удача, и наступает улучшение, ремиссия или полное выздоровление. Если терапия первой линии не помогла, назначают следующую, зачастую более токсичную комбинацию препаратов. Не принесла результата и вторая – переводят на третью линию. Для того чтобы понять результаты каждой схемы терапии, необходимо время – от одного до трёх месяцев. Только после этого срока возможно сделать выводы о том, насколько данная схема эффективна у конкретного пациента. Иногда эффекта приходится ждать до полугода.

Одна из основных причин высокой смертности от онкологических заболеваний в России – разрушение системы диспансеризации, существовавшей в советское время.

В настоящее время в России пациенты, которые обращаются к врачу по поводу злокачественных опухолей, приходят, как правило, на достаточно поздних стадиях, с уже распространённой формой опухоли. Очень часто это третья, четвёртая стадии, когда уже процесс метастазирования затронул лимфоузлы и жизненно важные органы. У таких больных время на выбор линии терапии существенно ограничено и реально есть ограниченное число попыток на смену схемы терапии. Результаты последних научных исследований позволяют использовать взаимосвязь генетических мутаций в конкретных раковых клетках с эффективностью существующих на сегодняшний день схем лечения.

Для того чтобы нормальная клетка переродилась в опухолевую, должно произойти несколько независимых мутаций в разных частях генома. Такие мутации позволяют опухолевым клеткам приспосабливаться к разным условиям выживания, зачастую достаточно жёстким. В то время как нормальная клетка погибла бы в таких условиях, опухолевая – менее требовательна к содержанию кислорода, питательных ростовых факторов, она более устойчива к различным внешним воздействиям. Накопление мутаций приводит к тому, что раковые клетки превращаются в менее зависимых от окружающих клеток, они становятся сильнее и «злее» нормальных клеток. На тот момент, когда в клетке происходит пять–шесть мутаций, ломается «машина» внутриклеточного контроля за делением. В клетках накапливаются новые мутации и начинается, говоря медицинским языком, опухолевая прогрессия. Набор мутаций конкретной опухолевой клетки часто называют «молекулярным портретом» опухоли.

В ходе химиотерапевтического воздействия или облучения погибает большая часть клеток опухоли, но прогрессирующие мутации приводят к тому, что оставшаяся часть раковых клеток приспосабливается и становится нечувствительной к этим воздействиям. Здесь и приходится применять комплексный подход: хирургию, химиотерапию, радиотерапию и иммунотерапию. Для целого ряда опухолей ни один из этих видов лечения по отдельности не даёт стопроцентного эффекта.

«Сегодня для лечения каждого вида рака используют определённую группу препаратов – для лечения рака лёгкого, рака молочной железы или глиобластомы (опухоли мозга – STRF.ru), – поясняет Сергей Ларин. – Однако во всём мире врачи начинают подходить к этому более рационально: чувствительность опухоли к терапии определяется не тем, из каких клеток она произошла, а тем, какие мутации в ней накоплены, то есть молекулярным портретом раковой клетки. И может оказаться, что опухоль лёгкого надо лечить препаратом от рака молочной железы, а глиобластому – теми препаратами, которыми лечили опухоль лёгкого. Лечение определяется исходя из молекулярного профиля опухолевых клеток».

Такой подход позволяет избежать заведомо неэффективного лечения пациента и экономит государственные деньги. По данным американских исследователей, внедрение ряда молекулярно-генетических тестов экономит в среднем на одного пациента от 20 до 100 тысяч долларов США в год. А самое главное, что, помимо экономии бюджетных средств, повышается качество лечения. Согласно статистике, большая часть пациентов, выбор терапии которых произведён с учётом предварительного анализа индивидуальных генетических особенностей, лучше отвечает на рекомендованные препараты. В США такой подход к лечению онкологических заболеваний активно развивается сейчас, но в нашей стране он пока находится в зачаточном состоянии.

От государства – 155 миллионов

На фоне успехов фундаментальной науки произошли изменения в действующем законодательстве, которые существенно осложнили дальнейшее внедрение оригинальных инновационных препаратов российской разработки.

После успешных испытаний на животных вакцина должна была пройти клинические испытания, однако в последнее время требования к их проведению серьёзно ужесточились. С 1 сентября 2010 года клинические испытания можно проводить только с промышленными образцами вакцины. Найти спонсоров клинических испытаний среди частных фармацевтических компаний очень сложно. Даже запуск экспериментального производства требует колоссальных инвестиций, а стоимость промышленного производства выше ещё на порядок. Если испытания проходят неудачно и оказывается, что эта промышленная линия никому не нужна, получается, что фармпроизводитель потратил деньги впустую.

И тут на помощь пришло государство, которое профинансировало большую часть исследований, связанных с развитием и разработкой промышленной технологии. В 2008 году Минобрнауки инициировало выполнение проекта «Разработка технологий генодиагностики и генотерапии рака и выпуск опытных образцов тест-наборов и генно-клеточных противоопухолевых вакцин в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» сроком на 2,5 года в размере 155 миллионов рублей.

В работах по выполнению данного государственного контракта, помимо ИБГ РАН, участвует разветвлённая сеть соисполнителей. Это НИИ онкологии им. Н. Н. Петрова, Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии, ряд медицинских учреждений в Сибири, Нижегородская государственная медицинская академия, ЗАО «Биннофарм» (Зеленоград) и ряд других научных и коммерческих организаций.

Изначально фундаментальные разработки учёных были направлены в первую очередь на создание технологий иммунотерапии рака, однако на сегодняшний день к основным задачам добавилась и разработка современных методов генодиагностики. Именно раннее и своевременное выявление заболевания должно изменить существующую статистику.

На сегодняшний день процент онкологических заболеваний в России ненамного превышает статистику большинства развитых стран.

Небольшой перевес в нашей стране связан с распространением курения и алкоголизма. При этом на Западе заболевание чаще всего диагностируется на ранних стадиях, у нас – на поздних, что значительно снижает шанс выздоровления.

«Основная задача, которую ставит нам государство, – получить практически значимый результат и препарат, – комментирует Сергей Ларин. – Несмотря на то, что мы – академический институт, академические исследования закончились на этапе работы с мышами. Это было пять лет назад. Мы опубликовали ряд работ в ведущих мировых научных журналах. Теперь наша задача – сделать реальный, осязаемый продукт. На сегодняшний день нами создано несколько продуктов. На некоторые из них уже получены регистрационные документы Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития, на часть – позитивные решения о выдаче таких документов».

Разработанные диагностические тест-наборы предназначены для определения предрасположенности и группы риска к развитию онкологических заболеваний. Они позволяют своевременно выбирать и назначать терапию для пациентов. Уже есть практика выявления злокачественных клеток молекулярными методами на ранних стадиях, когда традиционными способами (рентгеном и томографией) опухолевые узлы не обнаруживались. До того как опухоль дала метастазы, она хорошо лечится хирургически и есть больше возможностей в химиотерапии. Молекулярно-генетические методы обладают высокой чувствительностью: они позволяют определять единичные клетки в 10-100 миллилитрах крови.

На диагностические наборы, разработанные ИБГ РАН, уже получены регистрационные удостоверения Росздравнадзора, и в ближайшее время они поступят в продажу.

На базе института создано производство, которое выпустило опытные партии разработанных наборов, представляющих собой высокотехнологичный продукт для конкретных специалистов. Поскольку объём спроса в нашей стране известен, имеющееся производство вполне может обеспечить все специализированные лаборатории.

Права собственности на разработки принадлежат Российской Федерации в лице Минобрнауки и исполнителю контракта – ИБГ РАН. Все технологические работы по созданию вакцины, включая создание производства, выполнялись на базе ЗАО «Биннофарм» – одного из крупнейших производителей биофарм-субстанций полного цикла в РФ.

Вакцина: не только лечение, но и профилактика

Разработанная ИБГ РАН вакцина будет проходить клинические испытания как терапевтическое средство. Эта вакцина пока не применяется в привычной профилактической схеме использования – речь идёт о терапии. В дальнейшем для ряда пациентов, у которых будет выявлена повышенная склонность к развитию онкологических заболеваний, эта вакцина может применяться с профилактической целью. Существует группа так называемых предраковых заболеваний – изменений, которые с высокой степенью вероятности трансформируются в рак. В дальнейшем для таких пациентов этот препарат будет применяться в классической схеме вакцинации. Испытания по профилактическим схемам будут начаты после получения результатов терапевтических схем.

Первоначально вакцина задумывалась как узкоспецифичный препарат от меланомы (рака кожи). Но в рамках государственного контракта с Минобрнауки были получены результаты, которые позволили существенным образом расширить потенциальные области её применения и для других форм заболевания.

Применять иммуногенотерапию, при которой используются генно-модифицированные опухолевые клетки, в случае поздних стадий онкологических заболеваний с распространённым опухолевым процессом малоэффективно. Иммунная система хороша в борьбе с метастазами, с единичными опухолевыми клетками. «В дальнейшем мы надеемся работать в тандеме с хирургами, – говорит Сергей Ларин. – Они будут убирать основную опухолевую массу, а рассеянные по организму микрометастазы, с которыми не могут справиться хирурги, – это мишень для вакцинотерапии. Основная сложность при борьбе с раком состоит не в том, чтобы убрать 90 процентов опухолевых клеток или 99 процентов. Проблема в том, чтобы убрать из организма 100 процентов опухолевых клеток. Мы надеемся, что комплексная терапия, включающая иммуностимуляцию, позволит это сделать».

В отличие от традиционных способов лечения онкологии, иммунотерапия – достаточно безвредна и безобидна. Осложнения, которые случаются, традиционны для многих вакцин: повышение температуры, гриппоподобное состояние, которое может сохраняться один-два дня.

«Роснано» поможет вывести вакцину на рынок

Контракт Минобрнауки был нацелен на создание технологий внедрения в производство результатов фундаментальных исследований. Проект финансировал доклиническую стадию испытаний, но самое дорогое на сегодняшний день – создать промышленное производство и провести клинические испытания.

«В случае с диагностическими наборами реактивов не требуется клинических испытаний, – поясняет Сергей Ларин. – Мы проводили технические и медицинские испытания, результаты которых достаточно предсказуемы. Поэтому мы успели сделать чуть больше, чем требовалось по госконтракту: в нашу задачу входило разработать пакет научно-технической документации, а мы успели получить и регистрационное удостоверение».

Производство вакцины в настоящий момент готово к запуску. Вопрос дальнейшего проведения этих работ и финансирование клинических испытаний вакцины обсуждается сейчас с ГК «Роснано». В августе 2010 года научно-координационный совет «Роснано» одобрил проект. Госкорпорация планирует открыть финансирование разработки и постановки на производство целого ряда инновационных препаратов, которые будут выпускаться ЗАО «Биннофарм», и данная вакцина – один из них.

В случае успешного проведения клинических испытаний планируется заключить лицензионный договор между ГК «Роснано», ЗАО «Биннофарм» и ИБГ РАН, согласно которому авторские отчисления будет получать институт. Ожидается, что с момента начала финансирования проекта «Роснано» до того, как вакцина попадёт на рынок, пройдёт порядка трёх с половиной – четырёх лет.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
31.01.2011