У той же час хронічний або надмірний стрес може бути пов’язаний із вищезазначеними, а пізніше захворюваннями, пов’язаними з ослабленням реакції на стрес. Що є молекулярною основою загального захисного ефекту? Давні, життєво важливі члени сімейства білків стресу забезпечують формування та збереження природної, функціональної структури білків - від бактерій до людини. Під час стресу під клітиною (наприклад, теплового шоку, окисного пошкодження) вони пов'язують переплутані білкові ланцюги, запобігаючи утворенню нерозкладаних токсичних агрегатів (сумішей), токсичних для клітини. Після того, як стрес пройшов, структура білків відновлюється, а непоправні білки направляються в апарат розкладання (очищення).
Медсестри та клієнти у повсякденному житті
Приємніша група білків стресу, так звані білки медсестер, також виконує ледь завищені спеціалізовані завдання. Виникнення зв'язку між еукаріотичними (тобто ядерними) клітинами та клітинами неминуче призвело до утворення складних, нестійких структурних білків. Члени сигнальних шляхів складають складні взаємозв'язки, їдучи між собою мембранами, цитоплазмою та ядром, а тому, будучи клієнтами, потребують постійного "охоронця" білків-годувальниць у своєму повсякденному житті. Процеси сигналізації визначають, як клітина реагує на „повідомлення” із зовнішнього та внутрішнього світів: поділ клітини, ріст, рух клітини (потрапляння в потрібне місце), встановлення, тренування (тобто диференціація в правильному напрямку тканини), але може також бути відставкою клітин (старіння) або навіть добровільною смертю (апоптоз), можливо, безсмертям (останнє характерно для стовбурових клітин та пухлинних клітин).
Формування активної структури клітинних білків є енергоємним процесом, в якому разом з іншими білками медсестер діють два, мабуть, найважливіші білки стресу, Hsp70 та Hsp90 (Hsp - білок теплового шоку, кількість відноситься до молекулярної вага білка в кілодальтонах). Незрілий структурний клієнт переводиться з Hsp70 на Hsp90. Енергетично заряджений стан Hsp90 (який пов'язує АТФ, тобто аденозинтрифосфат) призводить до активації клітинного білка, а вільний від АТФ стан призводить до колапсу, а потім деградації структури клітинного білка. Активність, що руйнує АТФ, Hsp90 забезпечує перехід між двома станами як свого роду біологічний годинник. Таким чином, білки медсестер стають важливими регуляторними факторами розповсюдження та явищ життя здорових клітин.
Кілька років тому новаторське відкриття Сьюзен Ліндквіст довело, що білки медсестер нейтралізують дестабілізуючий вплив багатьох мутацій генів на структуру білка. & Iacutegy мутантний генотип не проявляється на рівні ознак, поки великий стрес не змінює білки медсестри з білків-мутантів-клієнтів на білки, що розгортаються. Таким чином, білки медсестер зміцнюють генетичну стабільність у мирний час, але під сильним стресом баланс порушується, але в той же час виявляються приховані властивості: таким чином можна вибрати вигідні риси виживання та втратити несприятливі мутації. Таким чином, білки медсестер та стрес є інструментами для генетичної стабільності, різких генетичних змін та чистоти генофонду.
Поліпшення екологічних умов за останні півтори сотні років та перемога медицини над небезпечними для життя інфекціями призвели до значного збільшення віку, з одного боку, та поширеності цивілізаційних захворювань (хвороби кровообігу, ожиріння, діабет, алергія, пухлини) з іншого. Модель Петера Цермелі пропонує очевидне пояснення цього явища. Відповідно до цього, у біологічно вільному від стресу, очищення генів не реалізується або лише реалізується менш, і білки медсестер можуть лише стримувати суттєво розмножуються клієнтів-мутантів протягом певного періоду. Вагітні білки перевантажені білками, які сильно пошкоджуються внаслідок великої кількості їжі та окисного стресу, спричиненого наркотиками для задоволення (куріння, алкоголь тощо), що призводить до появи полігенних захворювань, спричинених мутацією втікачів у все більш молодому віці.
Традиційне лікування пухлин
Коли людина не залежить від соціальних обставин, вона не робить для загального блага, вона дбає лише про власний ріст, паразитно підриваючи стабільність суспільства в цілому. Хоча в нашому споживчому суспільстві, орієнтованому на кар’єру, вищезазначені риси апострофізуються як чеснота, ніхто не радий знайти доброякісну пухлину в своєму тілі, яка може сприйматися як відображення вищезазначеного стану на організаційному рівні. Якщо пухлина пробиває свої кордони, заливає тіло, терористично руйнує здорові тканини, рано чи пізно спричиняє смерть особини, мова йде про рак. У цьому випадку антитерористична армія організму, імунна система, може допомогти і знищити ракові клітини. Пухлини ростуть набагато швидше, мають більш інтенсивний, але неефективний метаболізм і набагато вразливіші до позбавлення їжі та негативних наслідків. Біологічне лікування пухлини (голодування, терапія Герсона) вимагає дуже твердої рішучості та відставки. Опромінення та звичайні хіміотерапевтичні засоби використовують перевагу підвищеної чутливості до шкідливих подразників, але також викликають серйозні побічні ефекти для руйнування швидко регенеруючих здорових тканин.
Випадання волосся є косметичною проблемою, лущення слизової оболонки кишечника вже є більш серйозним, проте найсерйозніший побічний ефект викликаний утворенням кровотворення та колапсом імунної системи, яка відповідала б за усунення решти ракових клітин . Якщо цього не зробити, пухлина може повернутися у більш стійкій формі, що дає менше надії на виживання. Наукові досягнення за останні два десятиліття пролили світло на генетичні мутації раку. Мутації можуть передаватися у спадок, але вони також трапляються у мільйонах щодня протягом нашого життя. Однак мутація призводить до трансформації пухлини лише в тому випадку, якщо вона спричиняє постійну надмірну експресію сигнального шляху росту (так звані онкогенні, туморогенні білки) або дезактивацію механізмів, що зупиняють поділ клітин та спричиняють загибель клітин (так званий супресор пухлини, протипухлинні білки).
Надмірну експресію онкогенних білків можна зупинити за допомогою специфічних інгібіторів - ці препарати зараз починають завойовувати. Кількість побічних ефектів набагато менше, вони конкурують із звичайними пухлинами при лікуванні деяких пухлин, і в поєднанні з хіміотерапевтичними засобами їх кількість може бути зменшена. Однак прискорена еволюція пухлин через появу нових мутацій часто може призвести до стійкості раку до цього препарату, що виявляється неефективним у терапії. Зростає актуальність розробки специфічного для пухлини «універсального препарату проти раку», який націлений на численні мішені та широкий спектр ракових захворювань. Далі ми розглянемо перспективні терапевтичні варіанти націлювання на білок стресу.
Інгібітори стресових білків - це майбутнє?
Буквально десять років тому, в 1992 році, було виявлено, що ракові клітини є "стресовими", тобто основні білки стресу (Hsp70 та Hsp90) виробляються приблизно в 5-10 разів більше, ніж у здорових клітинах. Те, що це перевиробництво не було марним, виявило дві речі. По-перше, перевиробництво білка під напругою зробило багато типів ракових клітин більш стійкими до шкідливих подразників, таких як гіпертермія (лікування лихоманки) та хіміотерапевтичні засоби. По-друге, дослідницька група Лен Неккерс продемонструвала, що ефект протипухлинного антибіотика гельданаміцину обумовлений інгібуванням Hsp90. Хоча проводяться експерименти з одним або двома кандидатами на інгібуючі Hsp70 препарати, конкретні інгібітори поки що були знайдені лише проти Hsp90.
Оскільки клієнти беруть участь у розробці всіх специфічних для пухлини ознак, інгібування Hsp90 призвело багатозначний хіміотерапевтичний засіб до рук медицини. Його похідне знаходиться на ранніх стадіях клінічного випробування, ефективно при важких пухлинах, таких як рак клітин барвника шкіри, меланома. Він також використовується при лейкемії та лімфомі, раку молочної залози, яєчників, простати та легенів. Сьогодні низка дрібних і великих біотехнологічних компаній, від Японії до США, полюють на структурні, природні та синтетичні інгібітори Hsp90, крім гельданаміцину. Наша лабораторія також розробляє систему фільтрації, яка може легко ідентифікувати нові інгібітори білка стресу.
Читач справедливо піднімає питання про те, як можна використовувати інгібітори Hsp90, коли в нормальних клітинах також є шляхи росту, виживання та передачі сигналів (і клітинних білків). Причина ефективності, як і традиційних хіміотерапевтичних засобів, полягає у підвищеній чутливості. Через погане кровопостачання пухлинної клітини вона голодує, страждає від нестачі кисню, потребує більше власних сигналів росту, швидше зростає, в ній накопичуються мутації, тому її організація, структура та функції хаотичні. Тобто вони набагато більше потребують організації, спрямуванні, захисних білках стресу, які хоч і виробляються у більшій кількості, але набагато зайнятіші, ніж їх нудні аналоги у здорових клітинах. Однак, завдяки різній структурі білка-годувальниці в складних пухлинних клітинах, Hsp90 пов'язує свій інгібітор у 100 разів сильніше, ніж у нормальних клітинах. Все це означає «терапевтичне вікно», яке дозволяє використовувати набагато безпечніше, ніж традиційні хіміотерапевтичні засоби.
На жаль, інгібітори Hsp90 теж не є досконалими. Наша лабораторія показала, що гельданаміцин також пригнічує імунну відповідь. Ще більш проблематичним є те, що його більш тривале використання викликає реакцію на стрес, а ракові клітини, які надмірно продукують білки стресу, ще більше стають майже незнищенними чудовиськами. Як і у випадку з іншими хіміотерапевтичними препаратами, робляться спроби націлити гельданаміцин на пухлинні клітини, резистентність може бути частково полегшена відповідним дозуванням та комбінацією з іншими хіміотерапевтичними препаратами. Однак багато пухлин продукують варіант Hsp90, який за відсутності місця зв'язування АТФ/гельданаміцину активізує багатьох клієнтів без обмежень за допомогою існуючих агентів. Рішенням цього може бути те, що два роки тому ми разом з американською дослідницькою групою виявили друге місце зв'язування АТФ Hsp90 і вже знайшли сполуки, які діють на нього і не викликають резистентності. Хоча ці інгібітори ще не є специфічними, існує велика ймовірність, що вони стануть прототипами нового покоління інгібіторів Hsp90.
Вакцинація проти пухлини
На початку 90-х Прамод Шрівастава виявив, що якщо він прищеплює експериментальних тварин білками стресу, отриманими від певного раку, включаючи лише Hsp70, Hsp90, рак буде регресувати. За цим явищем існує кілька факторів. Стресові білки пов'язують не тільки згорнуті білки, але й пептиди (антигени) кількох амінокислот, які дають клітинам "імунологічний відбиток". Стресові, відмираючі клітини, у свою чергу, вивільняють або демонструють свої білки стресу на своїй поверхні, які як давні ознаки небезпеки ефективно активують імунну систему самостійно. Однак активація рівносильна надзвичайному стану, коли білкові пептиди стресу з різними відбитками пальців, такі як інфікована або пухлинна клітина, представляються імунній поліції як так звані суперантигени. Ефект можна поширити на весь організм за допомогою класичної вакцини, виготовленої зі звичайними допоміжними речовинами. А посилена імунна система із зображенням ворога вбиває всі пухлинні клітини, які потрапляють на її шляху.
Клінічні випробування проводяться з двома типами вакцин. В одному випадку білок стресу, вироблений за допомогою рекомбінантної технології, поєднується з пептидом із відомою антигенністю (наприклад, з певного вірусу). Очікується, що ці вакцини приведуть до захворювань, пов’язаних з вірусом папіломи людини (великі бородавки, рак шийки матки), а також до меланоми, раку простати та СНІДу. Однак ця вакцина не підходить для всіх видів раку. Інше рішення набагато дорожче, складніше, але в принципі може бути використано в терапії всіх пухлин. У цьому випадку пухлина вирізається, а стресово-білково-пептидні комплекси очищаються, а потім використовуються для імунізації пацієнта.
Вакцинація містить повний набір суперантигенів пухлини, що викликає надзвичайно сильну імунну відповідь. У той же час для очищення потрібна пухлина, яка часто вже має віддалені метастази з подальшою слабкістю. Незважаючи на сумнівний результат, робляться перспективні спроби на пізніх стадіях меланоми, нирок, підшлункової залози, товстої кишки та лімфоми.
Можливості на майбутнє
Наразі ці варіанти лікування знаходяться на стадії клінічного випробування. У багатьох пацієнтів та незалежних центрах необхідно продемонструвати, які типи раку, в якій комбінації, згідно з яким графіком дозування ми можемо досягти максимального протиракового ефекту з мінімальними побічними ефектами. Шляхом майбутнього може бути визначення інгібуючої природи білків стресу (Hsp90) з невеликої кількості ранніх стадій пухлинних клітин і використання відповідного інгібітора, терапевтичного протоколу. Розповсюдження пухлинних клітин у клітинній культурі може зменшити високі вимоги до матеріалу для вакцинації проти білка стресом, і з невеликих пухлин можна отримати достатню кількість, маючи на увазі високу мінливість пухлинних клітин. Існує великий шанс, що комбінація імунодепресивної вакцини та інгібітора Hsp90, що вбиває ракові клітини, може дати результати прориву. Звичайно, справжнім досягненням було б те, що західна людина змогла б запобігати захворюванням і пухлинам нашого часу в достатній мірі, з менш стресовою поведінкою оточуючого, яка враховує стан здоров’я. §
- Професійна біографія
Чаба Соті (Csaba Sőti, 1970) - лікар і асистент професора в Університеті Земмельвейса. Він проводить дослідження на тему «білки стресу як нові мішені для протиракового лікування» та «реакція на стрес і роль білків стресу в старінні». З 2004 року він є угорським учасником 6-ї Рамкової програми Європейського Союзу, яка досліджує зв’язки між цинком, окислювальним стресом та старінням імунної системи за участю дослідників з дев’яти країн. Він є членом-засновником та віце-президентом Угорського товариства стрес-клітин. Основні визнання: Республіканська стипендія та стипендія Оуму (1991–1994), премія Тібора Ковача (1999) та премія Молодих дослідників Угорської біохімічної асоціації (2002). З 2003 року він є стипендіатом Bolyai & Oum Угорської академії наук. Він є угорським представником сектору наук про життя Програми «Авеню Думки», оголошеної Великобританією для країн, які цього року приєднаються до ЄС. Програма триває до листопада, і її представники досягли значних наукових досягнень.