Воронежская наука против рака: наши ученые разрабатывают пилюлю с инстинктом снайпера

Доцент Игорь Колтаков и профессор Валерий Артюхов.

Фото: Виктор ЛЕВШАКОВ

Есть мнение, что российские ученые все реже восклицают «Эврика!», уступая пальму первенства зарубежным коллегам. Но это не так. Более того, интересные научные проекты создают, можно сказать, у нас под носом - под крышей ВГУ. Декан биолого-почвенного факультета профессор Валерий Артюхов, профессор Марина Наквасина и доцент Игорь Колтаков стали победителями престижной федеральной программы благодаря «Исследованию молекулярных механизмов протекания процессов гибели иммуноцитов человека в условиях воздействия УФ-излучения и активных форм кислорода». Что скрыто за мудреным названием? Давайте разбираться!

Завод, который не останавливается

Кафедра биофизики и биотехнологии ВГУ уже 30 лет изучает физико-химические основы функционирования клеток крови. При этом особое внимание уделяется иммуноцитам - клеткам, отвечающим за защитную реакцию. Так как зачастую именно нарушение иммунной системы организма приводит к инфаркту, инсульту, воспалению печени и т. д. Биофизики изучают физико-химическую природу явлений, помогая медикам создавать лекарства. Правда, к труду ученых не всегда относились с должным вниманием.

Еще будучи студентом биолого-почвенного факультета, Валерий Артюхов написал дипломную работу и даже сумел опубликовать ее в журнале «Биофизика». Но тогда, как признался сам профессор, он не придал особого значения своему исследованию. Однако как только статья вышла в свет, ученые из Америки, Израиля, Франции, Англии и даже Аргентины и Венесуэлы стали обращаться к будущему декану ВГУ.

- Я сам, честно говоря, не понимал ценности своей статьи, - рассказывает Валерий Григорьевич. - А вот зарубежные ученые как-то сразу смогли разглядеть все нужные детали. Через два года мне позвонили и отечественные медики. А ведь самое главное было написано всего в одной фразе. В ней говорилось, какая доза ультрафиолетового излучения необходима для улучшения свойств гемоглобина крови человека.

В своем новом исследовании воронежские ученые обратили внимание на процессы гибели иммуноцитов. Так, даже солнечные лучи не всегда благотворно влияют на человека: являясь радиацией, они способны поразить здоровые клетки. Более того, кислород, без которого люди и жить-то не могут, порой участвует в негативных для нас процессах. Вообще весь наш организм в ходе своей работы обязательно вырабатывает и полезные, и вредные вещества - продукты функционирования выделительной системы. Это словно завод, который не может работать без «отходов производства».

При этом в каждом из нас с рождения есть специальная система управления количеством и качеством клеток. Она способна активизировать клетки сердца, печени или поджелудочной железы, чтобы они хорошо работали. А может свести к минимуму те же раковые клетки, которые, кстати, есть в любом организме. Рак как болезнь проявляется только тогда, когда процесс деления клеток становится неуправляемым. Так, быть может, когда-нибудь мы сами сможем хотя бы частично регулировать эти механизмы?

Пулеметная очередь вместо выстрела в яблочко

Уже много десятилетий люди пытаются разработать препараты, способные разрушить опухолевые клетки и вывести их из организма. При этом в нас самих есть система веществ, жестко контролирующих работу клеток. Она не позволяет им отклоняться от заложенной в них программы. А вот сбой данного механизма может привести к серьезным заболеваниям.

- Наша задача в том, чтобы раскрыть фундаментальные механизмы работы иммунной системы, то есть понять, сколько этих регуляторных молекул необходимо организму, чтобы он работал нормально и не вредил здоровым клеткам, - говорит Игорь Колтаков.

Не один десяток лабораторий во всем мире занимается этой проблемой.

- Лечение рака, к сожалению, на сегодня является неэффективным, - подчеркивает Валерий Артюхов. - Основные способы купирования работы раковых клеток - это в первую очередь различные виды облучения, когда энергия радиации направляется в очаг заболевания. Данный метод - самый эффективный, но при этом он обладает и сильным негативным эффектом. Лечение не достигает своей цели, ведь оно губит те клетки, которые взяли на себя функции своих пораженных собратьев. Надо научиться так воздействовать энергией радиации на раковые клетки, чтобы соседние здоровые ткани не страдали. Второй способ - химиотерапия, когда к носителю болезни доставляют лекарство. Однако те дозы химических препаратов, которые сейчас применяются, в десятки раз превышают необходимый уровень, так как лекарство действует не только на пораженный участок, а распространяется по всему организму. А ведь от этих огромных доз возникает большой негативный эффект.

Получается, в то время как человеку нужен, можно сказать, один точный снайперский выстрел по опухолевым клеткам, он получает «пулеметную очередь», которая затрагивает многие внутренние системы нашего организма.

Точно по адресу

Ученые кафедры биофизики и биотехнологии ВГУ примерно десять лет разрабатывают систему «адресной доставки» лекарства непосредственно к раковым клеткам. Новый наиболее рациональный метод - нанокапсулы, которые заполнены необходимым препаратом. Этот своеобразный «ящик», двигаясь к нужной точке, практически не взаимодействует с другими клетками. Существуют разные способы для создания таких носителей. Например, воронежские исследователи хотят использовать в качестве капсулы внеклеточные нейтрофильные ловушки. Что это такое?

В нашем организме проходит большое количество процессов, связанных с работой клеток-нейтрофилов. После своей гибели они оставляют некие структуры, которые могут функционировать довольно длительное время. Эти структуры циркулируют в крови человека, и основная их функция - защита организма от бактерий. Они-то и были названы нейтрофильными внеклеточными ловушками.

Ловушки могут стать плацдармом для размещения нанокапсул - той оболочки, которая защитит таблетку: они помогут сохранить лечебные свойства препарата до того момента, пока он не дойдет до своей цели. Преимущество такого подхода в том, что количество необходимых человеку лекарственных средств можно будет снизить в несколько раз. При этом ловушки могут циркулировать в нашем организме несколько дней и «ждать» необходимого момента для взаимодействия с больными клетками.

Проект Валерия Артюхова, Марины Наквасиной и Игоря Колтакова помог ВГУпобедить в конкурсе по поддержке и развитию Центров коллективного пользования научным оборудованием. Университет станет обладателем гранта на 60 миллионов рублей. Теперь воронежские ученые получат все необходимое для проведения исследований оборудование. При этом каждый научный сотрудник университета, будь то химик, физик или фармацевт, сможет пойти в лабораторию и провести нужные ему исследования на новых приборах. Что же касается наших биофизиков, они надеются полностью завершить разработку уже к концу 2015 года.