5 открытий, приблизивших победу над раком

Сегодня рак — одна из ведущих причин гибели людей на планете. В 2015 году эта болезнь унесла жизни 8,8 млн человек. Ученые утверждают, что за следующие 20 лет заболеваемость раком увеличится на 70%. Лидируют следующие виды злокачественных опухолей: рак легких, рак печени, колоректальный рак, рак желудка и рак молочной железы.

Но наука не стоит на месте. Исследования ведутся по всему миру. MedAboutMe выяснял, какие важные открытия были сделаны до настоящего момента и какие новые технологии значительно приблизили победу над раком.

Что такое рак?

Нормальные здоровые клетки в организме проходят за время своего существования этапы роста, деления и гибели. Смерть клетки запрограммирована и называется апоптозом.

Рак — это болезнь, при которой клетки не умирают в назначенный им природой срок, начинают бесконтрольно делиться и расти, образуя в большинстве случаев злокачественные опухоли. Исключением является лейкемия, при которой аномальное деление клеток крови приводит к нарушению функции крови. На сегодняшний день известно более 100 разновидностей рака. Они классифицируются в зависимости от типа клеток, которые изначально становятся злокачественными — малигнизируются.

Раковые опухоли потому и называют злокачественными, что их существование угрожает здоровью человека. Они растут и мешают другим органам и системам, вырабатывают гормоны, влияющие на работу тела, распространяясь на другие органы и ткани, разрушают их.

Опасность раковой опухоли возрастает в разы после того, как:

клетки опухоли проникают в соседние ткани и органы, прорастая там и расширяя область поражения — этот процесс носит название «инвазия»; раковые клетки при помощи лимфатической или кровеносной системы распространяются по всему телу — этот процесс называется метастазированием. Только 10% смертей наступают из-за первичных опухолей, в основном люди умирают в результате метастазирования; в теле опухоли образуются новые кровеносные сосуды, питающие ее, то есть происходит ангиогенез.

Итак, рак — крайне опасное заболевание, до сих пор до конца неизученное. Какие важные вехи можно выделить на пути исследований рака, которые помогли человечеству подобраться к решению проблемы лечения онкозаболеваний?

Открытие инфекционной природы рака

Одним из крайне важных шагов науки в процессе изучения рака стало обнаружение вирусной природы некоторых его видов. Первые гипотезы об инфекционной природе рака, а точнее, о вирусах, вызывающих появление злокачественных опухолей, говорил еще Илья Мечников в 1920-х годах. Но вирусогенетическую теорию впервые сформулировал Лев Зильбер, проводивший эксперименты на мышах и крысах в период отбывания своего срока в советских лагерях. Но подтвердить его теорию в полной мере удалось только в 1960-х годах. Сегодня уже никто не сомневается в ее истинности.

По оценкам ученых, четверть случаев заболевания раком вызывается инфекциями, такими как вирус папилломы человека (ВПЧ), вирусы гепатита, вирусы герпеса 8 типа и 4 типа (Эпштейна-Барр), а также бактерии Helicobacter pylori и паразитов — шистосом и описторхов.

Наиболее распространенными являются вирусы гепатита и ВПЧ. И тут наука не стоит на месте, и уже разработала вакцины против гепатита В и нескольких онкогенных штаммов папилломавируса, которые даже иногда называют «прививками против рака».

Таргетные лекарства против рака

Идея таргетных препаратов (от слова «target» — мишень) принадлежит немецкому ученому Паулю Эрлиху, который занимался поисками методов лечения бактериальных инфекций. Он в конце XIX века разработал «рецепторную теорию», предполагающую существование специфических рецепторов для взаимодействия с различными соединениями. Эрлих указывал, что у патогенных микроорганизмов следует искать мишень — элемент (фермент, органеллу, особенность строения), которая жизненно важна для них, но отсутствует в организме больного человека. Этот принцип лег в результате в основу антибактериальной терапии.

Идею таргетных лекарств ученые попытались использовать и для лечения раковых опухолей. То есть, следовало найти такие лекарства, которые будут оказывать нейтральное влияние на здоровые клетки, но при этом смогут разрушать или хотя бы угнетать рост клеток опухоли. Правда, выяснилось, что с бактериями работать проще: разница между микробами и клетками тела человека намного выше, чем разница между опухолевыми и здоровыми клетками. Поэтому действующие таргетные лекарства против рака появились только через 100 лет, в конце XX века, с развитием молекулярной онкологии. Сегодня молекулярно-таргетная терапия является одним из трех основных направлений лечения рака с помощью лекарств (кроме нее, также выделяют химио- и гормональную терапию).

Средства таргетной терапии воздействуют на конкретные таргетные молекулы, которые жизненно необходимы раковым клеткам для роста и размножения. Этим данный вид лечения рака отличается от химиотерапии, которая угнетает размножение всех клеток, находящихся в стадии деления — и больных, и здоровых (к последним относятся, например, стволовые клетки, клетки желудочно-кишечного тракта, половых органов и др.). Некоторые виды таргетной терапии следует отнести к иммунотерапии, о которой мы будем говорить позже.

Сегодня ученые и фармацевты заняты созданием таргетных препаратов для разных видов рака. Уже есть лекарства для лечения рака груди и простаты, лимфомы, меланомы и др. Всего было создано уже более 100 таргетных препаратов, которые успешно прошли регистрацию и ныне активно применяются в онкологии.

Выделяют две основных группы таргетных препаратов: малые молекулы и моноклональные антитела. Малыми молекулами называются биологически активные вещества небольшого веса. Так, примером малых молекул могут служить ингибиторы киназ — вещества, представляющие собой аналоги «батареек» клетки — АТФ. Ингибиторы киназ связываются с белком-мишенью и не дают ему возможность взаимодействовать с АТФ и получать энергию для дальнейшего развития. А про антитела и иммунотерапию рака следует сказать отдельно.

Иммунотерапия рака

Возникает логичный вопрос: почему «дремлет» иммунная система? Почему она не уничтожает аномальные раковые клетки? Проблема в том, что они умеют «прятаться» от клеток иммунной системы, используя самые разные способы.

Многие злокачественные опухоли размещают на поверхности своих клеток белок PD-L1 — так называемый первый лиганд программируемой смерти. Этот белок контактирует с рецептором PD-1, расположенным на Т-лимфоцитах — именно эти клетки должны выявлять чужеродные образования в теле человека. Но после контакта опухоль становится невидимой для иммунной системы.

Ученые разработали способ ингибировать белки PD-L1 и PD-1. С этого момента опухоль становится видна для иммунной системы, и организм начинает с нею бороться, как с какой-нибудь инфекцией. На сегодняшний день разработаны препараты-ингибиторы для лечения меланомы, рака почек и мочевого пузыря, а также редкого, но весьма агрессивного рака кожи — карциномы из клеток Меркеля.

Другое направление борьбы с опухолевыми клетками — использование антител к специфическим белкам, входящим в оболочку опухолевых клеток (антигенам-мишеням). Они тоже делают опухоли «видимыми» для иммунной системы, что позволяет организму использовать свои ресурсы для защиты от рака. Антитела получают в ходе иммунизации, например, мышей. Чтобы организм человека не отверг мышиные антитела, их ключевой противоопухолевый участок вырезают и вставляют в человеческий иммуноглобулин. Таким образом, получают химерные (гуманизированные) антитела. Есть и другой вариант: использовать трансгенных мышей. У них гены, обеспечивающие иммунный ответ, заменяются таким участком генома с теми же функциями, но полученным от человека. Тогда мышиные организмы сразу вырабатывают антитела, которые наш организм сочтет «человеческими» и не будет пытаться с ними бороться.

Для получения антител обычно используются следующие виды иммунных клеток: дендритные, цитотоксические Т-лимфоциты, LAK-клетки (активированные цитокинами NK-лимфоциты), естественные Т-киллеры.

Противораковая вакцина из стволовых клеток

Идеи иммунотерапии рака были использованы для создания противораковой вакцины — пока она находится на стадии разработки. В организме человека имеются так называемые стволовые клетки, которые, как известно, еще не прошли дифференциацию, то есть, не определились, кем они станут. Вообще между стволовыми клетками и раком связь была обнаружена не так давно. В 2015 году американские ученые из Университета Джонса Хопкинса заявили, что один из ключевых факторов, определяющих риск развития рака — это количество делений стволовых клеток (СК). Точнее, вероятность развития злокачественных опухолей в разных органах и тканях зависит от скорости их обновления. То есть, стволовые клетки крови, желудочно-кишечного тракта, кожи будут отличаться друг от друга числом делений на протяжении всей жизни. И чем больше делений уже прошло в популяции СК, тем больше риск рака.

Но другие исследователи обнаружили, что на поверхности стволовых клеток располагается множество разнообразных белковых образований, сходных с теми, что есть у опухолевых клеток, но нет на здоровых клетках организма. И тогда ученые предложили использовать индуцированные плюрипотентные стволовые клетки для тренировки иммунной системы организма.

В ходе экспериментов мышам вводили СК, предварительно облученные и лишенные способности к бесконтрольному размножению. Когда после этого животных заразили раком молочной железы, развившиеся было опухоли через короткое время уменьшились в размерах, а двое животных вообще полностью выздоровело. Интересно также, Т-лимфоциты «привитых» мышей угнетали рост опухолевых клеток у невакцинированных животных.

Метод аминокислотного голодания

Давно известно, что стремительно и бесконтрольно размножающиеся раковые клетки обладают отменным «аппетитом». Как мы выше отмечали, поэтому им так важен ангиогенез — обзаведение собственными кровеносными сосудами. До того клетки активно поглощают питательные вещества из окрестностей, самостоятельно производя отсутствующие ингредиенты. Тут-то и обнаружилась еще одна «ахиллесова пята» раковых клеток.

В феврале этого года ученые из британского Института изучения рака сообщили, что разработали еще один, крайне эффективный метод борьбы с раковыми клетками. Оказывается, по крайней мере, клетки некоторых злокачественных опухолей жить не могут без определенных аминокислот. В частности, речь идет об одной из самых агрессивных разновидностей рака молочной железы и аминокислоте аспарагин.

Наблюдения и эксперименты на мышах показали, что агрессивность опухоли, ее способность сопротивляться химио- и лучевой терапии были напрямую связаны с выработкой аспарагина. У больных животных, посаженных на аспарагиновую диету, метастазы развивались намного медленнее. А после того, как исследователи «выключили» ген, задействованный в процессах сборки аспарагиновых молекул, и производство аминокислоты было остановлено — распространение метастаз и вовсе прекратилось.

По мнению исследователей, метод аминокислотного голодания может использоваться дл лечения вторичного рака. Обнадеживает и тот факт, что препараты, блокирующие выработку аспарагина, уже прошли необходимые исследования, и сегодня активно используются для лечения лейкемии. Возможно, что, как минимум, для некоторых видов рака новый метод окажется наиболее эффективным.

Выводы

Пока ученые заняты поисками средства от рака, следует помнить, что, по словам экспертов ВОЗ, треть случаев смерти от онкозаболеваний связана с 5 основными факторами риска:

индекс массы тела значительно выше нормы, то есть ожирение; нехватка в рационе фруктов и овощей; сидячий образ жизни и нехватка физической активности; курение; употребление алкоголя.

Второй важный момент: все перечисленные открытия и методы, которые позволили медицине значительно продвинуться вперед в борьбе с раком, дают максимальный эффект, когда применяются не по отдельности, а в комбинации друг с другом. Поэтому говорить о каком-то одном самом лучшем методе — нельзя. По той же причине невозможно назвать самое главное открытие в онкологии. Панацеи от рака все еще нет.

Наконец, третий нюанс, о котором следует помнить, рассуждая о лечении рака. Все новые методы — иммунотерапия, стволовые клетки, новые таргетные препараты — являются очень дорогостоящими. Это специфика онкоисследований и производства самих лекарств. Ведь в цену закладывается не только синтез действующих веществ, но и многолетние и требующие огромных вложений исследования, клинические испытания и разнообразные проверки. Отсюда и фантастическая, пугающая обычного человека стоимость одного курса терапии, исчисляемая сотнями тысяч долларов — и не факт, что это будет окончательная цена лечения.