Ветеринарная онкогенетика и иммунотерапия своими руками
Некоторое время назад мы опубликовали заметку о роли соматических мутаций в возникновении онкологических заболеваний. Некоторые такие мутации, возникающие в отдельных клетках организма, безвредны, некоторые приводят к быстрой гибели самой клетки и, таким образом, не имеют долгих последствий. Но некоторые мутации приводят к злокачественному перерождению клеток. Часто такие клетки вовремя распознаются иммунной системой и уничтожаются до того, как они начинают представлять угрозу. Но иногда им удается ускользнуть из под контроля иммунитета и тогда развивается онкологическое заболевание.
Сегодня мы хотим рассказать о том, как человек, проживающий в Австралии, решил помочь своей собаке, страдающей онкологией и самостоятельно создал для нее персонализированную РНК-вакцину, которая позволила уменьшить объем опухолей. Но начать эту историю нужно с того, как злокачественные клетки распознаются иммунной системой и как этот механизм используется в медицине.
Иммунная система постоянно следит за тем, чтобы в организме не было посторонних клеток. Для этого клетки используют специальную систему опознавания “свой-чужой” - они постоянно показывают на своей поверхности фрагменты белков, из которых они состоят. Если эти фрагменты такие же, как у остальных клеток, это не вызывает иммунный ответ. Но если на поверхности клетки оказывается что-то новое и незнакомое, иммунная система реагирует и уничтожает такую клетку, пока не случилось беды.
Если клетка переродилась и стала злокачественной, она начинает собственную эволюционную историю. В ней накапливаются все новые и новые мутации, так что злокачественные клетки все больше и больше отличаются от здоровых. Некоторые мутации повышают агрессивность опухоли, а некоторые не оказывают видимого эффекта. Но и те и другие мутации изменяют свойства белков и, когда такие белки выставляются на поверхности производящей их клетки, их распознает иммунная система и на такие клетки начинается охота.
Такой иммунный ответ зачастую очень эффективен и действительно позволяет вовремя заметить опасность и уничтожить злокачественные клетки до того, как они набрали силу. Проблема заключается в том, что иммунитет всегда немного запаздывает и, если за это время заболевание зашло слишком далеко, он уже не может справиться самостоятельно.
Неудивительно, что ученые все время ищут возможность как-то помочь иммунной системе в борьбе со злокачественными опухолями. Одно из перспективных направлений - создание персонализированных РНК-вакцин. Рассмотрим, что они собой представляют.
РНК переносит информацию о строении того или иного белка и клетка использует РНК как инструкцию для синтеза этого белка. Соответственно, если вследствие мутации структура белка изменилась, то можно создать такую РНК, которая будет отражать это изменение и служить инструкцией для создания такого дефектного белка. Если РНК кодирует дефектный белок, который нарабатывается специфически только в клетках опухоли, то ее можно использовать для повышения эффективности иммунного ответа. Когда такая РНК попадает в здоровую клетку, то эта клетка начинает производить дефектный белок - маркер опухоли - и выставлять его на своей поверхности. Это усиливает и ускоряет развитие иммунного ответа и делает охоту на настоящие злокачественные опухоли гораздо эффективнее.
Идея создания подобных вакцин долгое время обсуждалась и предпринимались более или менее успешные попытки ее реализации. Однако только относительно недавно развились технологии, которые привели к научному и практическому прорыву в этой области. Вклад внесло и развитие все более доступных технологий расшифровки геномов, и даже опыт вакцинации от коронавируса SARS-CoV-2, пандемию которого мы недавно пережили.
Что же сделал хозяин больной собаки из Австралии? Он провел секвенирование ДНК из биопсии опухоли и ДНК из здоровых тканей своей собаки. Такая услуга становится все более доступной в мире. После этого он использовал искусственный интеллект и сравнил гены в клетках опухоли с нормальными генами своей собаки. Таким образом он получил список всех мутаций, которые отличают белки, производящиеся в опухоли от белков здоровых клеток.
На следующем этапе, так же с помощью искусственного интеллекта, он провел строгую фильтрацию этих мутаций и отобрал ту, которая с наибольшей вероятностью вызовет сильный и специфический иммунный ответ против злокачественных клеток. Фармацевтическая компания пошла ему навстречу и синтезировала соответствующую РНК в большом количестве.
Помимо технических сложностей биологического характера перед тем, как применить получившуюся вакцину, владельцу пришлось пройти сложную бюрократическую процедуру. Однако в конце концов ему удалось получить одобрение на использование этого экспериментального препарата. Через 6 недель после укола этой РНК у его больной собаки примерно в 2 раза уменьшился объем как основной опухоли, так и метастазов.
Конечно, говорить об исцелении еще рано и эта история еще не закончена. По словам владельца он работает над следующей версией вакцины, которая должна будет усилить достигнутый эффект. Но этот пример наглядно показывает, насколько окружающие нас технологии изменили мир - человек, не обладающий специальным биологическим или медицинским образованием всего за несколько месяцев сумел пройти весь путь от проблемы до впечатляющего результата - даже по меркам современной человеческой медицины!
На фото - герои рассказа - Paul Conyngham и его собака Rosy
Источник: https://www.nature.com/articles/s41598-023-37505-2