Научный скандал мешает разработке новых лекарств от гриппа

Осенью 2007 года научно-консультативный комитет специализирующейся на разработке противогриппозных препаратов биотехнологической компании Influmedix из г. Раднор (Radnor), штат Пенсильвания, созвал конференцию, посвященную обсуждению важного белка вируса гриппа – протонного канала М2. Поводом для дебатов стали противоречащие друг другу результаты, полученные двумя работающими на компанию независимыми исследователями, которые практически одновременно расшифровали структуру этого белка на атомном уровне. Проблема заключалась в том, что неопубликованные на тот момент структурные модели одного и того же белка совершенно по-разному взаимодействовали с двумя противогриппозными препаратами.

Основатель Influmedix Уильям Деградо (William DeGrado) из университета Пенсильвании считал, что препараты амантадин и ремантадин предотвращают открытие канала путем его непосредственного блокирования. С другой стороны, научный консультант Гарвардской медицинской школы (г. Бостон, штат Массачусетс) Джеймс Чоу (James Chou) получил доказательство того, что препараты связываются с фрагментом молекулы белка, находящимся вне поры, и модулируют его активность, меняя форму молекулы. В итоге оба исследователя оказали в тупике.

В настоящее время большинство вирусов гриппа, в том числе наделавший много шума штамм H1N1, устойчивы к амантадину, римантадину и другим препаратам, воздействующим на белок М2 – одну из двух доказанных терапевтических мишеней на оболочке вируса. Создание новых препаратов, способных воздействовать на протонный канал М2 устойчивых штаммов гриппа, возможно только в случае использования подхода, основанного на детальном изучении структуры белковой молекулы. Однако, как отмечает сотрудничающий с Деградо и консультирующий Influmedix Лоренс Пинто (Lawrence Pinto) из Северо-Западного университета (г. Эванстон, штат Иллинойс), это невозможно без решения академических разногласий.

Месяц спустя, в январе 2008 года, Деградо и Чоу опубликовали свои данные в параллельно вышедших статьях. При этом каждый заявлял, что его модель объясняет механизм действия препаратов. С тех пор исследователи не разговаривают друг с другом, лишь обмениваются редкими письмами по электронной почте. Еще несколько месяцев спустя Чоу добровольно покинул научно-консультативный комитет Influmedix.

На сегодняшний день спор глубоко увяз в научных публикациях, так как оба ученых продолжают публиковать дополнительные данные, подтверждающие их точки зрения.

Когда Чоу пять лет назад организовал собственную лабораторию в Гарвардском университете, он решил воспользоваться своими знаниями в области магнитно-резонансной томографии для расшифровки структуры мембранных ионных каналов, в частности М2 – небольшого белка, участвующего в репликации частиц вируса гриппа. Ранее никто не применял этот метод для решения подобных задач.

Как и большинство специалистов, изначально Чоу предположил, что блокирующие работу канала М2 препараты действуют по принципу «бутылочной пробки», то есть просто закрывают просвет канала. Однако что-то в этой идее не сходилось. Согласно рассуждениям Чоу, М2-блокаторы являются небольшими молекулами, поэтому возникает вопрос: как могут несколько абсолютно несхожих мутаций белка, формирующего гораздо более крупную пору, обеспечивать устойчивость к препаратам, связывающимся с одним и тем же фрагментом белка?

В результате года работы Чоу и его коллеги пришли к выводу, что в основе механизма действия препаратов лежит не непосредственная закупорка канала. Изображения, полученные с помощью магнитно-резонансной томографии, показали, что препараты связываются с внешней частью молекулы канала, фиксируя его в заблокированном состоянии.

Деградо же получил совершенно другие результаты. Сотрудница его лаборатории Аманда Штоуффер (Amanda Stouffer) в течение года занималась кристаллизацией трансмембранного региона белка с помощью метода рентгеновской кристаллографии и в результате пришла к выводу, что место связывания препаратов находится внутри поры канала.

На рисунке вверху – модель комплекса протонного канала М2 с амантадином (Уильям Деградо), внизу – модель комплекса М2 с римантадином (Джеймс Чоу).

Оба исследователя уверены в однозначности полученных ими данных и, возможно, оба правы. Деградо не ставит под сомнение результаты, полученные Чоу, однако подозревает, что Чоу наблюдал неспецифическое связывание препарата с фрагментом белка, не имеющим значения с фармакологической точки зрения. Он объясняет это тем, что в своих экспериментах Чоу использовал избыточное количество препаратов, молекулы которых «застревали» на внешней части белковой молекулы канала.

Чоу, напротив, настаивает на правильности своих результатов и утверждает, что объект, который Деградо видел внутри канала, вообще не является молекулой препарата. Он утверждает, что доступная Деградо разрешающая способность, равная 3,5 ангстремам, не позволяет с уверенностью заявлять, что пора канала была заполнена именно молекулой препарата, а не остатками применяемых при кристаллографии реагентов.

Вирусолог из Северо-западного университета Роберт Лэмб (Robert Lamb), являющийся научным основателем Influmedix, допускает, что улучшение разрешающей способности применяемых методик необходимо для окончательного решения спорного вопроса. Однако он указывает на растущее количество доказательств модели непосредственного блокирования поры канала (модели Деградо).

В прошлом году Лэмб и Пинто с помощью направленного мутирования изменили внешние фрагменты канала М2, которые, по утверждению Чоу, связываются с препаратами. Измерение электрофизиологических параметров канала в клеточных моделях и живых вирусных частицах показало сохранность чувствительности мутированного вируса к препаратам, что свидетельствует против предложенной Чоу модели. Чоу, однако, заявляет, что он анализировал аналогичные мутации с помощью другого метода и установил, что изменения порядка аминокислот всё же влияют на чувствительность вируса к препарату.

Единственным человеком, активно публикующим данные, свидетельствующие в пользу гипотезы Чоу, является его отец Ко-Чэнь Чоу (Kuo-Chen Chou) – основатель и президент базирующегося в Сан-Диего (штат Калифорния) некоммерческого исследовательского Института естественных наук Гордона. В июле Ко-Чэнь Чоу и его коллеги опубликовали две статьи, содержащие данные, основанные на результатах компьютерного анализа и подтверждающие полученную Чоу-младшим структурную модель протонного канала М2.

Джеймс Чоу подчеркивает, что он не имеет никакого отношения к проводимому его отцом исследованию и что он лично не доверяет выводам, сделанным исключительно на основе результатов компьютерного моделирования.

Деградо и его коллеги хотят наконец разрешить возникший конфликт. По словам Деградо, он не заявляет, что существование второго места связывания препаратов исключено, но в связи с этим возникает вопрос: «Имеют ли они значение с фармакологической точки зрения?» И ответ на этот вопрос однозначен: «Нет».

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам The Scientist: Flu-drug flap.

23.11.2009