Меню Рубрики

По анализу белка теплового шока

Если температура повышается, живой организм реагирует на это, производя своеобразные соединения, получившие название «белки теплового шока». Так реагирует человек, так отреагирует кошка, так реагирует любое существо, так как оно состоит из живых клеток. Впрочем, не только лишь рост температуры провоцирует синтез белка теплового шока хламидий, других видов. Нередко провоцируют ситуации сильные стрессы.

Так как белки теплового шока производятся организмом только в специфических ситуациях, они имеют ряд отличий от продуцируемых нормально соединений. Период их образования отличается угнетением экспрессии основного белкового пула, играющего важную роль для метаболизма.

БТШ-70 эукариот, DnaK прокариот – это такая семья, в которую ученые объединили белки теплового шока, значимые для выживания на клеточном уровне. Это означает, что благодаря таким соединениям клетка может продолжать функционирование даже в ситуации, когда стресс, нагрев, агрессивная среда противостоят этому. Впрочем, белки этого семейства могут участвовать и в протекающих в нормальных условиях процессах.

Если домены идентичны на 100 %, тогда эукариоты, прокариоты более чем на 50 % гомологичны. Ученые доказали, что в природе среди всех белковых групп именно 70 кДа БТШ – одна из наиболее консервативных. Посвящённые этому исследования были сделаны в 1988 и 1993 году. Предположительно объяснить явление можно через шаперонную функциональность, присущую белкам теплового шока во внутриклеточных механизмах.

Если рассматривать эукариоты, то под влиянием теплового шока происходит индуцирование генов БТШ. Если некоторая клетка избежала стрессовых условий, тогда факторы имеются в ядре, цитоплазме в качестве мономеров. Такому соединению не присуща активность связывания ДНК.

Переживая стрессовые условия, клетка ведет себя следующим образом: Hsp70 отщепляется, что инициирует продуцирование денатурированных белков. БТШ формирует триммеры, активность меняет свой характер и задевает ДНК, что приводит со временем к аккумуляции компонентов в ядре клетки. Процесс сопровождается многократным ростом транскрипции шаперонов. Безусловно, спровоцировавшая это ситуация со временем проходит, и к моменту, когда это случается, Hsp70 вновь может включиться в БТШ. Активность, связанная с ДНК, сходит на нет, клетка продолжает работать, как ни в чем не бывало. Такую последовательность происходящего удалось выявить еще в 1993 году в исследованиях, посвященных БТШ, проведенных Моримото. Если организм поражен бактериями, тогда БТШ могут концентрироваться на синовиальной оболочке.

Ученым удалось выявить, что БТШ формируются как результат влияния самых разных негативных, опасных для жизнедеятельности клетки ситуаций. Стрессовые, повреждающие влияния извне могут быть исключительно разнообразными, но приводящими к одному и тому же варианту. За счет БТШ клетка выживает при влиянии агрессивных факторов.

Известно, что БТШ подразделяются на три семейства. Кроме того, ученые выявили, что существуют антитела к белку теплового шока. Подразделение на группы БТШ производится с учетом молекулярной массы. Три категории: 25, 70, 90 кДа. Если в живом организме есть нормально функционирующая клетка, тогда внутри нее наверняка найдутся различные белки, перемешанные между собой, довольно-таки сходные. Благодаря БТШ денатурированные белки, а также свернувшиеся некорректно, могут снова стать раствором. Впрочем, кроме этой функции, есть и некоторые другие.

До сих пор белок теплового шока хламидий, равно как и иные БТШ, не изучен окончательно. Конечно, есть некоторые группы белков, о которых ученые располагают довольно большим объемом данных, а есть такие, которые еще только предстоит освоить. Но уже сейчас наука дошла до того уровня, когда знания позволят говорить, что при онкологии белок теплового шока может оказаться действительно полезным средством, позволяющим победить одну из самых страшных болезней нашего века – рак.

Наибольшим объемом данных ученые располагают о БТШ Hsp70, способных вступать в связи с различными белками, агрегатами, комплексами, даже с аномальными. Со временем происходит высвобождение, сопровождаемое соединением АТР. Это значит, что в клетке снова появляется раствор, а белки, прошедшие некорректно процесс свертывания, могут заново быть подвергнуты этой операции. Гидролиз, соединение АТР – механизмы, сделавшие это возможным.

Сложно переоценить для живых организмов роль белков теплового шока. Любая клетка всегда содержит аномальные белки, чья концентрация может расти, если к этому есть внешние предпосылки. Типичная история – это перегрев или влияние инфекции. Это означает, что для продолжения жизнедеятельности клетки необходимо срочно сгенерировать большее количество БТШ. Активируется механизм транскрипции, что инициирует выработку белков, клетка подстраивается под меняющиеся условия и продолжает функционировать. Впрочем, наравне с уже известными механизмами многое еще только предстоит открыть. В частности, таким довольно большим полем для деятельности ученых являются антитела к белку теплового шока хламидий.

БТШ, когда полипептидная цепочка увеличивается, а они оказываются в условиях, делающих возможным вступление с нею в связь, позволяют избежать неспецифической агрегации и деградации. Вместо этого фолдинг происходит в нормальном режиме, когда в процессе задействованы необходимые шапероны. Hsp70 дополнительно необходим при развертке полипептидных цепей при участии АТР. Посредством БТШ удается достичь того, что неполярные участки также подвержены влиянию ферментов.

В России ученые ФМБА смогли создать новый препарат, применив для его построения белок теплового шока. Лекарство от рака, представленное научными сотрудниками, уже прошло первичную проверку на подопытных грызунах, пораженных саркомами, меланомами. Эти эксперименты позволили уверенно говорить, что сделан значительный шаг вперед в борьбе с онкологией.

Ученые предположили и смогли доказать, что белок теплового шока – лекарство, а точнее, может стать основой для эффективного препарата, во многом именно благодаря тому, что эти молекулы формируются в стрессовых ситуациях. Так как они изначально организмом продуцируются, чтобы обеспечить выживание клеток, было сделано предположение, что при должной комбинации с другими средствами можно бороться даже с опухолью.

БТШ помогает препарату обнаруживать в больном организме пораженные клетки и справляться с некорректностью ДНК в них. Предполагают, что новый препарат станет в равной степени результативным для любого подтипа злокачественных заболеваний. Звучит похоже на сказку, но врачи идут еще дальше – они предполагают, что излечение будет доступным на совершенно любой стадии. Согласитесь, такой белок теплового шока от рака, когда пройдет все испытания и подтвердит свою надежность, станет бесценным приобретением для человеческой цивилизации.

Наиболее подробную информацию о надежде современной медицины рассказал доктор Симбирцев, один из тех, кто работал над созданием медикамента. Из его интервью можно понять, по какой логике ученые построили препарат и каким образом он должен принести эффективность. Кроме того, можно сделать выводы, прошел ли уже белок теплового шока клинические испытания или это еще впереди.

Как уже было указано ранее, если организм не переживает стрессовых условий, тогда продуцирование БШ имеет место в исключительно малом объеме, но он существенно возрастает с изменением внешнего влияния. В то же время нормальный организм человека не в состоянии продуцировать такое количество БТШ, которое помогло бы победить появившееся злокачественное новообразование. «А что произойдет, если ввести БТШ извне?» – подумали ученые и сделали эту идею основой для исследования.

Чтобы создать новое лекарство, ученые в лабораторных условиях воссоздали все необходимое, чтобы живые клетки начали продуцировать БТШ. Для этого был получен человеческий ген, претерпевший клонирование при применении новейшей аппаратуры. Бактерии, исследованные в лабораториях, видоизменялись до тех пор, пока не начали самостоятельно продуцировать столь желанный для ученых белок.

Научные работники на основе полученной при исследованиях информации сделали выводы о влиянии БТШ на человеческий организм. Для этого пришлось организовать рентгеноструктурный анализ белка. Сделать это совсем непросто: пришлось направить пробы на орбиту нашей планеты. Это обусловлено тем, что земные условия не подходят для правильного, равномерного развития кристаллов. А вот космические условия допускают получение именно тех кристаллов, которые были нужны ученым. По возвращении на родную планету подопытные образцы были разделены между японскими и русскими учеными, которые взялись за их анализ, что называется, не теряя ни секунды.

Пока работы в этом направлении все еще ведутся. Представитель группы ученых сказал, что удалось точно установить: нет точной связи между молекулой БТШ и органом или тканью живого существа. А это говорит об универсальности. Значит, если белок теплового шока и найдет применение в медицине, он станет панацей сразу от огромного количества заболеваний – какой бы орган ни оказался поражен злокачественным новообразованием, его удастся вылечить.

Первоначально ученые изготовили препарат в жидкой форме – подопытным его вводят инъективно. В качестве первых экземпляров для проверки средства были взяты крысы, мыши. Удалось выявить случаи излечения как на начальных, так и на поздних стадиях развития болезни. Текущая стадия именуется доклиническими испытаниями. Ученые оценивают сроки ее завершения не менее чем в год. После этого придет время клинических испытаний. На рынке новое средство, возможно, панацея, будет доступно еще через 3-4 года. Впрочем, как отмечают ученые, все это реально лишь в том случае, когда проект найдет финансирование.

Конечно, обещания врачей звучат привлекательно, но в то же время справедливо вызывают недоверие. Сколько времени человечество страдало от рака, как много жертв у этой болезни было в последние несколько десятилетий, а тут обещают не просто эффективный препарат, но настоящую панацею – от любого вида, на любом сроке. Да как можно поверить в такое? А хуже того – поверить, но не дождаться, или дождаться, но окажется, что вовсе средство не так хорошо, как того ожидали, как это было обещано.

Разработка препарата – это методика генной инженерии, то есть наиболее передовой области медицины как науки. Это означает, что при должном успехе результаты и правда должны быть впечатляющими. Впрочем, одновременно это означает, что процесс исключительно дорогостоящий. Как правило, инвесторы готовы вкладывать довольно большие средства в многообещающие проекты, но когда тематика настолько громкая, давление большое, а временные рамки довольно размыты, риски оцениваются как огромные. Это сейчас звучат оптимистичные прогнозы на 3-4 года, но все знатоки рынка хорошо знают, сколь часто временные рамки расползаются до десятилетий.

Биотехнологии – это область, для обывателя закрытая к пониманию. Поэтому остается только надеяться на слова «успешность доклинических испытаний». Рабочее наименование препарат получил «Белок теплового шока». Впрочем, БТШ – это только главный компонент медикамента, обещающего стать прорывом на рынке лекарств против онкологии. Кроме него, в состав предполагается включение еще ряда полезных веществ, что будет гарантом действенности средства. А возможным все это стало благодаря тому, что новейшие исследования БТШ показали, что молекула не просто помогает уберечь от повреждения живые клетки, но еще и является для иммунитета этаким «указующим перстом», помогающим выявить, какие клетки поражены опухолью, а какие нет. Проще говоря, при появлении в организме в достаточно большой концентрации БТШ, как надеются ученые, иммунный ответ сам по себе уничтожит больные элементы.

Подводя итоги, можно сказать, что новинка против опухоли основана на том, что организм и сам имеет средство, которое могло бы уничтожить новообразование, просто от природы оно достаточно слабое. Концентрация настолько мала, что ни о каком терапевтическом эффекте не приходится и мечтать. В то же время частично БТШ находятся в клетках, не пораженных опухолью, и из них молекула никуда не «уйдет». Поэтому и необходима поставка полезного вещества извне – чтобы оно далее директивно влияло на пораженные элементы. Между прочим, пока ученые предполагают, что даже побочных эффектов у препарата не будет – и это при столь высокой результативности! А объясняют такое «волшебство» тем, что исследования показали – токсичности нет. Впрочем, окончательные выводы будут сделаны, когда доклинические испытания подойдут к концу, что потребует не менее года.

источник

Определение антител класса G к белку теплового шока Chlamydia trachomatis (cHSP60) позволяет диагностировать персистирующую форму хламидийной инфекции.

Выявление скрытого хламидиоза.

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Как правильно подготовиться к исследованию?

Специальной подготовки не требуется.

Общая информация об исследовании

Хламидиоз, вызванный Chlamydia trachomatis, является наиболее распространенной инфекцией во всем мире, передающейся половым путем. У мужчин данная инфекция проявляется чаще уретритом, у женщин уретритом, цервицитом и эндометритом. Острый хламидиозный цервицит может приводить, по крайней мере, к трем типам осложнений: к восходящей инфекции с развитием воспалительных заболеваний органов малого таза; к восходящей инфекции во время беременности, приводящей к преждевременным родам, послеродовым и неонатальным инфекционным осложнениям, а также к развитию карциномы шейки матки. Помимо этого, в 3-4 раза повышается риск передачи ВИЧ. По данным Всемирной организации здравоохранения, регистрируется 101 миллион случаев хламидийных инфекций ежегодно.

Хламидии являются облигатными внутриклеточными бактериями, имеющими яйцевидную или сферическую форму. Внутриклеточный паразитизм хламидий отличает его от других бактерий и объединяет с вирусами. От вирусов хламидий отличает наличие как ДНК, так и РНК; содержание собственной рибосомы, наличие клеточной оболочки и восприимчивость к противомикробной терапии. Заражение чаще всего происходит половым путем, а также контактно-бытовым. В организме человека хламидии представлены двумя формами. Внутри клеток они представлены ретикулярными тельцами, созревая, переходят в элементарные тельца, которые выходят из пораженной клетки и внедряются в другие клетки, снова превращаясь в ретикулярные тельца. Непрерывный переход хламидий из одной формы в другую с поражением новых клеток обуславливает наличие воспалительного процесса. Клинические проявления первичной инфекции чаще скудные, или их нет совсем. У женщин она проявляется в виде слизисто-гнойных выделений из влагалища, болями в области гениталий и нижней части живота, иногда с незначительным подъемом температуры. У мужчин могут быть скудные стекловидные выделения из мочеиспускательного канала, боли в паховой области, жжение при мочеиспускании. Инфекция может перейти в персистирующее течение (хроническую инфекцию), что обуславливается задержкой созревания ретикулярной формы в элементарную. При этом снижается реакция иммунитета на инфекцию. Ретикулярные формы продуцируют в малом или следовом количестве хламидийные антигены, однако синтез специфических антигенов − белков теплового шока Chlamydia trachomatis (cHSP60) − продолжается. Данные белки cHSP60 Chlamydiatra chomatis смешиваются с активно продуцирующимися собственными белками теплового шока cHSP60 человека, что может привести к аутоиммунной реакции. Процессы, происходящие во время этих реакций, приводят к повреждению тканей и развитию фиброза пораженных органов.

Определение иммуноглобулинов G к белкам теплового шока Chlamydia trachomatis (cHSP60) может выявить персистирующее (хроническое) течение хламидиоза, при этом подразумевать наличие аутоиммунных реакций. Выявление персистирующей формы имеет важное клиническое значение в тактике диагностики и лечения хламидиоза, выявления и предупреждения осложнений.

Когда назначается исследование?

  • При женском бесплодии, невынашивании беременности, внематочной беременности, мертворождениях, эндометрите, сальпингите, цервиците, особенно возникших во время беременности, синдроме Рейтера;
  • у мужчин − при остром баланопостите, орхите, простатите;
  • у молодых мужчин (реже женщин) − при несимметричном суставном синдроме, конъюнктивите;
  • у детей − при конъюнктивите, пневмонии, отите, бронхиолите;
  • при неэффективно пролеченной хламидийной инфекции;
  • при неоднократном выявлении специфических антител к хламидиям без тенденции к снижению.

Референсные значения: отрицательный результат.

Возможные варианты результатов исследования:

  • отрицательный;
  • положительный;
  • сомнительный.

При положительном результате выдается коэффициент позитивности (КП).

Коэффициент позитивности − это отношение оптической плотности пробы пациента к пороговому значению. КП характеризует степень позитивности исследуемой пробы и может быть полезен врачу для правильной интерпретации полученного результата. Поскольку коэффициент позитивности не коррелирует линейно с концентрацией антител в пробе, не рекомендуется использовать КП для динамического наблюдения за пациентами, в том числе контроля эффективности лечения.

  • высокая вероятность трубного фактора бесплодия, индуцированного Chlamydia trachomatis;
  • перекрестные реакции с антителами к сHSP60 других бактерий;
  • ложноположительные реакции возможны при соматических и инфекционных заболеваниях, сопровождающихся обширными деструктивными процессами в пораженных органах (цирроз печени, туберкулез легких и других тканей, онкологические заболевания), различных аутоиммунных заболеваниях (наличие ревматоидного фактора IgM и других аутоантител), антифосфолипидном синдроме, беременности.
  • инфицирование в прошлом (при наличии антител IgA, IgG к Chlamydia trachomatis);
  • инфекция не обнаружена;
  • ложноотрицательная реакция возможна у иммуносупрессированных лиц, а также у лиц с индивидуальными особенностями иммунной системы и жизнедеятельности возбудителя (низкая иммуногенность).
  • низкий уровень антител;
  • неспецифические сывороточные интерференции − рекомендуется повторить исследование.
Читайте также:  Слишком много белка в анализах



[07-013] Chlamydia trachomatis, IgA [07-015] Chlamydia trachomatis, IgМ [10-005] Посев на Chlamydia trachomatis
  • Meenakshi Malhotra, Seema Sood, Anjan Mukherjee, Sumathi Muralidhar, Manju Bala. Genital Chlamydia trachomatis: An update / Indian J Med Res. 2013 Sep; 138(3): 303–316.
  • Agrawal T, Vats V, Salhan S, Mittal A. Mucosal and peripheral immune responses to chlamydial heat shock proteins in women infected with Chlamydia trachomatis. / Clin Exp Immunol. 2007 Jun; 148(3): 461–468.

источник

Клонированный российскими учеными белок теплового шока позволит эффективно лечить любые виды и стадии рака

«Белками теплового шока» (сокр. БТШ или HSP от англ. Heat shock proteins) называются особые соединения, которые клетки живых организмов продуцируют при резком повышении температуры или в результате других стрессовых нагрузок. Первые HSP впервые были обнаружены учеными еще в середине прошлого века. С тех пор роль белков теплового шока в организме растений, животных и человека активно изучалась.

Вначале считалось, что они выполняют исключительно защитную роль, предупреждая возникновение необратимых нарушений. Однако со временем выяснилось, что эти соединения могут принимать активное участие в регенерации поврежденных структур клетки, а также в работе иммунной системы.

Белки теплового шока активно участвуют в клеточном метаболизме

В том числе, была выдвинута гипотеза, что HSP участвуют в связывании белковых фрагментов, появляющихся при разрушении клеток злокачественных опухолей. При этом образуются конгломераты, распознаваемые противораковым иммунитетом в качестве «агрессора», т.е. происходит так называемая «презентация антигена». Другими словами, иммунная система человека получает возможность «видеть рак», который в обычных условиях может достаточно успешно от нее маскироваться. В результате запускается естественный процесс уничтожения опухоли.

Подтверждение этой теории, а также доскональное изучение структуры белка теплового шока и его действия в опухолевых тканях на молекулярном уровне, стало возможным только после того, как это уникальное вещество попало на международную космическую станцию. Отправили его в космос российские специалисты НИИ Особо Чистых Биопрепаратов ФМБА, синтезировавшие БТШ с помощью эксклюзивных технологий генной инженерии.

Директор НИИ ОЧБ Андрей Симбирцев и его сотрудники рассказывают о своих разработках участникам конференции

Благодаря невесомости, из исходного материала, «упакованного» в тончайшие молекулярные трубочки, выросли идеально ровные кристаллы белка, пригодные для рентгеноструктурного анализа. Космический этап позволил успешно решить главную проблему, стоявшую перед учеными: в условиях земного притяжения белки росли неравномерно, и получить кристаллы с правильной геометрией на Земле было невозможно. Анализ выращенных в космосе кристаллических белков был проведен российскими и японскими учеными на современном сверхмощном оборудовании.

Исследовать структуру синтезированного БТШ позволило выращивание кристаллов белка в лаборатории МКС

Полученные данные легли в основу создания уникального препарата, действие которого опробовали сначала в пробирках на клеточных культурах, а потом – на лабораторных животных. Лекарством на основе синтезированного БТШ были пролечены мыши с саркомой и меланомой, включая животных с четвертой (терминальной) стадией заболеваний.

Результаты оказались более чем впечатляющими:

  • абсолютное большинство мышей полностью выздоровело;
  • не было зарегистрировано ни одного побочного эффекта.

HSP продуцируется клетками бактерий, в которые внедрен выделенный из клеток человека и клонированный ген. Этот ген отвечает за синтез белка теплового шока. В настоящее время его изготовление по данной технологии ведется на производственных участках НИИ ОЧБ.

Разработка и производство особо чистых биопрепаратов проводятся в условиях полной стерильности

Применение биопрепарата направлено на повышение концентрации БТШ в опухолевых тканях онкобольных до значений, вызывающих терапевтический эффект. Такая потребность существует потому, что «показывающий рак иммунитету» белок теплового шока в организме человека:

  • вырабатывается в очень небольших количествах;
  • не может быть «собран» в здоровых клетках и «перенесен» в атипичные клетки раковой опухоли.

Разработчики утверждают, что разработанный ими метод универсален так же, как универсален сам белок, продуцируемый всеми тканями нашего организма. Поэтому если при дальнейших испытаниях лечебное действие лекарства подтвердится, а побочные не будут выявлены, его можно будет применять для терапии абсолютно всех форм рака.

Другие достоинства российской разработки:

  • Лечение эффективно на терминальных стадиях, т.е. именно тогда, когда справится с опухолью каким-либо другим способом чрезвычайно сложно, очень часто – невозможно.
  • Ученые рассматривают возможность целенаправленного действия препарата. До настоящего времени лекарство вводилось лабораторным животным внутривенно и распространялось с кровью по всему организму. На этапе клинических испытаний специалисты планируют параллельно с внутривенным введением опробовать методику адресной доставки белка теплового шока в клетки опухоли, рассчитывая еще более увеличить эффективность лечения и снизить риск побочных эффектов. Эта возможность принципиально отличает российскую технологию от метода «клеточной терапии CAR-T», официальное внедрение которого в клиническую практику ожидается уже летом 2017 года.

Деньги на заключительный этап доклинических исследований нового средства (порядка 100 млн. рублей) уже найдены. Остается найти спонсора, который разделит с государством финансирование клинических испытаний. Пока приоритеты отдаются российскому бизнесу. Если же российских спонсоров найти не удастся, будут рассматриваться варианты партнерства с японскими предпринимателями или бизнес-структурами из других стран. На завершение процесса испытаний может понадобиться еще 3-4 года. При их положительном исходе онкологи смогут получить высокоэффективный инструмент в борьбе с раком.

Вложения в любые клинические испытания несут достаточно большие риски для бизнеса. Ведь даже при современном развитии науки нельзя со стопроцентной вероятностью предположить, как поведет себя новое лекарство, насколько эффективным и безопасным оно окажется не в пробирке и в организме лабораторной мыши, а на практике. Тем не менее, поиски инвестиций – всего лишь вопрос времени.

Насколько действенным будет новый метод, также покажет время. Например, нельзя исключить, что при ослабленном естественном иммунитете его возможностей для борьбы с опухолью может просто не хватить.

И, разумеется, только по истечении нескольких лет можно будет понять:

  • смогут ли раковые клетки мутировать в поисках защиты от «ударных доз» БТШ;
  • не вызовет ли действие препарата нежелательных последствий в отдаленном периоде.

источник

Тем фактом, что человеческий организм, это сложноорганизованная система со множеством всяких разных премудростей, никого не удивишь. Отчасти разобраться в некоторых из этих премудростей, а также вывести кое-кого на чистую воду, мы с Вами попытаемся в этой статье.

Клетки и гены. Ознакомление

Наш с Вами организм состоит из более чем 100 триллионов клеток (10 в 14 степени или 100 000 000 000 000), которые снабжены механизмами регуляции своего деления, механизмами ликвидации и утилизации отживших свой век клеток, механизмами адаптации к изменениям окружающей среды и многими другими. Эти механизмы заложены в ДНК.

ДНК — Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула (одна из трёх основных, две другие — РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. ДНК содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков. С химической точки зрения ДНК — длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков — нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. Находится в ядрах клеток, в составе хромосом, имеет в своём составе гены.

Ген (др.-греч. γένος — род) — структурная и функциональная единица наследственности живых организмов. Ген представляет собой участок ДНК, задающий последовательность определённого полипептида (белка) либо функциональной РНК. Гены (точнее, аллели генов) определяют наследственные признаки организмов, передающиеся от родителей потомству при размножении.
РНК — Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов.
Так же, как ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), РНК состоит из длинной цепи, в которой каждое звено называется нуклеотидом. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара рибозы и фосфатной группы. Последовательность нуклеотидов позволяет РНК кодировать генетическую информацию. Все клеточные организмы используют РНК (матричную РНК или мРНК) для программирования синтеза белков. Клеточные РНК образуются в ходе процесса, называемого транскрипцией, то есть синтеза РНК на матрице ДНК, осуществляемого специальными ферментами — РНК-полимеразами. Затем матричные РНК (мРНК) принимают участие в процессе, называемом трансляцией. Трансляция — это синтез белка на матрице мРНК при участии рибосом. Другие РНК после транскрипции подвергаются химическим модификациям, и после образования вторичной и третичной структур выполняют функции, зависящие от типа РНК.

Рибосо́ма — важнейший немембранный органоид живой клетки, служащий для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК (мРНК). Этот процесс называется трансляцией. Рибосомы имеют сферическую или слегка эллипсоидную форму, диаметром 25—30 нанометров, состоят из большой и малой субъединиц.
Для понимания изложенного далее нам нужно знать, что такое экспрессия генов.

Экспрессия генов — это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. Каждый белок, регулирующий определённый процесс в клетке, кодируется (управляется) определённым геном. Экспрессия гена — синтез и активация того белка, который этим геном кодируется.

Есть в нашем организме множество белков — так называемых «белков теплового шока» (БТШ).
Белки теплового шока (англ. HSP, Heat shock proteins) — это класс функционально сходных белков, экспрессия которых усиливается при повышении температуры или при других стрессирующих клетку условиях (развитие воспаления, инфекция, выраженная недостаточность необходимых питательных веществ, гипоксия и обезвоживание).
Повышение экспрессии генов, кодирующих белки теплового шока, регулируется на этапе транскрипции. Чрезвычайное усиление экспрессии является частью клеточного ответа не только на тепловой шок (нагревание до температуры сворачивания белка), но и на любое сильное стрессовое воздействие. Открыты и выделены данные белки были в условиях воздействия теплового шока, повышающего их экспрессию в 100% случаев. Отсюда и их название. Эти белки обнаружены в клетках практически всех живых организмов, от бактерий до человека. Белки теплового шока называют согласно их молекулярным массам. Например, наиболее изученные белки теплового шока Hsp60, Hsp70 и Hsp90 относятся к семействам белков с молекулярными массами 60, 70 и 90 кДа (кДа -килодальтон — единица измерения молекулярной массы), соответственно.

Теория ВИЧ/СПИД и белки иммуноблота или сказка о белом бычке.

При обследовании самым «высокочувствительным» и «высокоспецифичным» методом — иммуноблотом, если обнаруживаются антитела к следующим белкам: оболочки вируса (env) — gp160, gp120, gp41; ядра вируса (gag) — p17, p24, p55, а также ферментов вируса (pol) — р31, p51, p66 человеку ставят диагноз «ВИЧ-инфекция». Этот анализ считается золотым стандартом, которым проверяют после ИФА тестирования, давшего положительную реакцию. «В человеческом геноме, нет гена, который бы кодировал все эти белки» — говорит нам индустрия СПИД-истеблишмента. В этом случае и белков таких в человеческом организме не должно быть. Но природа распорядилась иначе (как только посмела-то, не советуясь с представителями СПИД -индустрии!).

В клетке синтезируется несколько фракций БТШ с различными молекулярными массами (Feder, Hofmann, 1999). Фракции БТШ разных организмов, приблизительно соответствуют друг другу по молекулярной массе.Общепринятой стала классификация, основанная на разделении БТШ по молекулярным массам на несколько семейств (Lindquist, 1986):

1) семейство малых или низкомолекулярных БТШ (нмБТШ) с молекулярными массами от 10 до 30 кДа; (низкомолекулярные БТШ (нмБТШ) массой 10 — 30 кДа) наименее консервативны в эволюции и проявляют видовую специфичность (Vos et al., 2008). Гены малых БТШ имеют бимодальную экспрессию. С одной стороны, они координированно активируются ТШ (и иными стрессорами), с другой стороны, независимо экспрессируются на разных стадиях развития (Mason et al.)
В частности, приписываемые ядру вируса ВИЧ-1 белки р17 и р24 и ВИЧ-2 р26 относятся просто к группе низкомолекулярных БТШ. Обращаю внимание на фразу —
«независимо экспрессируются на разных стадиях развития». Это объясняет положительность беременных женщин по иммуноблоту.

2) группа высокомолекулярных БТШ, ее основные семейства:
— БТШ40 (40 кДа); относится к группе J-белков, гомологичных белку DnaJ E. сoli (Hartl, Hayer-Hartl, 2002). DnaJ – белок с молекулярной массой 41 кДа. Он обладает шаперонной активностью (может связываться с определёнными белками и предотвращать их агрегацию, т.е склеивание между собой). У человека найдено несколько десятков представителей семейства J-белков (Fan et al., 2003). Также белком с молекулярной массой 41кДа является альфа-актин миокарда, который кодируется локализованным на хромосоме 15 геном АСТС. . Специфическая для миокарда изоформа тропонина I (кодируемая геном TNNI3, локализованным на хромосоме 19) представляет собой белок с молекулярной массой 31 кДа, который выступает в роли ингибиторной субъединицы тропонинового комплекса, ослабляющей взаимодействие между актином и миозином.
В литературе появляется все больше информации, что одной из причин ГКМП (гипертрофическая кардиомиопатия) являются миссенс-мутации в гене сердечного тропонина. Тогда как антитела к р31 и р41 в этом случае будут говорить об аутоиммунном поражении миокарда. Оно также может быть спровоцировано ответной реакцией на микроорганизм (вирус, бактерию, грибок) вызвавший кардит (воспаление сердечной мышцы — миокардит, околосердечной сумки — перикардит либо внутренней выстилки и клапанов -эндокардит).
— БТШ60 (белки с молекулярными массами 58, 60 кДа); необычное семейство стрессовых белков, выделяемое в особую группу. К ним относятся бактериальный GroEL, митохондриальный БТШ60, эукариотический цитозольный ССТ (Chaperonin Containing ТСР-1 (ТСР-1 — tailless complex polypeptide-1)), также называемый TRiC, и БТШ60 архебактерий. ССТ не требует белковых кофакторов для функционирования. GroEL и БТШ60 нуждаются в кофакторах – GroES или БТШ10.

gр120
Клетки околощитовидных желез (участвующих в регуляции обмена кальция и фосфора)«ощущают» концентрацию ионизированного кальция своими рецепторами, в относительно большом количестве расположенными на внешней стороне клеточных мембран, — CaR. Этот рецептор с молекулярной массой 120 кДа сопряжен с G-белком и принадлежит к С-группе суперсемейства таких рецепторов. По аминокислотной последовательности CaR гомологичен метаботропным глутаматным рецепторам в ЦНС, рецептору γ-аминомасляной кислоты типа В и большому семейству рецепторов феромонов.
gр160 — белок среднемолекулярных нейрофиламентов (NF-M)
молекулярной массой 160 кДа. Нейрофиламенты находятся в цитоплазме нейронов (ЦНС).
р55 содержится в мембранах и митохондриях печёночных клеток
р66
Эластин является специализированным белком с молекулярной массой от 64 до 66 кДа. В эластине присутствуют десмозин и изодесмозин, из-за чего он может растягиваться в двух направлениях. Эластин содержится в коже и хрящевой ткани.

Как видим, белков с молекулярной массой, «присвоеной» разным фрагментам вириона ВИЧ, в организме предостаточно. Более того, БТШ с аналогичными мол.массами присутствуют в самых разнообразных микроорганизмах — бактериях, вирусах, грибках, дрожжеподобных грибах. Для последних характерны белки с мол.массой 51 кДа (известные нам как белки ферментов вируса ВИЧ р51). Самые обычные пищевые белки нередко имеют в своём составе полипептиды с такими же мол.массами. Антитела к белкам этих молярных масс могут иметь самое следующее происхождение:
1. Вследствии дефицита антиоксидантов, особенно жирорастворимых, таких как витамины А и Е, нарушается правильный метаболизм арахидоновой кислоты, от метаболизма которой зависит очень многое в клетках. Особенно важен правильный метаболизм этой кислоты для корректной работы генетического аппарата и всей иммунной системы. Когда не хватает жирорастворимых антиоксидантов (АОХ) и правильный метаболизм арахидоновой жирной кислоты (из-за недостатка АОХ и/или дефицита самой арахидоновой к-ты), то повреждаются как нуклеиновые кислоты (те или иные гены могут быть повреждены. Например, ген р53, кодирующий одноимённый белок, ответственный за апоптоз и предотвращающий тем самым развитие онкологии) клеток, так и мембраны клеток. Последние повреждаются радикалами, что приводит к повышенному синтезу БТШ, а изменённый метаболизм арахидоновой к-ты приводит к аутоиммунной реакции — синтезу антител к собственным БТШ. Любые аутоиммунные заболевания также служат причиной появления данных антител в крови.
2. Если эти белки принадлежат микроорганизмам, вторгшимся в макроорганизм. В процессе выработки антител к микроорганизмам, вырабатываются и антитела к их белкам.
3. Элементарная пищевая непереносимость, т.е антитела к некоторым пищевым белкам. Так, пшеница содержит много белков с мол.массой 120 кДа.
4. Экспрессия генов, кодирующих БТШ, периодически происходящая в процессе развития любых организмов. Далее, при изменённом метаболизме арахидоновой к-ты, может возникать выработка антител к транзиторно синтезируемым БТШ.
При этом стоит обратить внимание, что во всех случаях, кроме п.4 (если метаболизм арахидоновой к-ты имеет незначительные отклонения) будет иметь место иммунодефицитное состояние (в случаях п.1 и п.3 из-за сильно изменённого метаболизма арахидновой к-ты, а в случае п.2 из-за частичного истощения иммунной системы инфекционными агентами) той или иной степени выраженности. Просто идеальная почва для подтверждения лженаучного псевдодиагноза «ВИЧ», таким методом, как иммуноблот.

Читайте также:  Толстого анализ белка и волк

Также мол.массу в 24 кДа имеет белок тескальцин, относящийся к семейству кальцийсвязывающих клеточных белков и играющий важную роль в процессах пролиферации и диффиренцировки клеток.

Пролиферация (от лат. proles — отпрыск, потомство и fero — несу) — разрастание ткани организма путём размножения клеток делением.

Дифференцировка клеток — процесс реализации генетически обусловленной программы формирования специализированного фенотипа клеток, отражающего их способность к тем или иным профильным функциям. Дифференцировка меняет функцию клетки, её размер, форму и метаболическую активность.

Фенотип клеток — это результат координированной экспрессии (то есть согласованной функциональной активности) определённого набора генов. В процессе дифференцировки менее специализированная клетка становится более специализированной, пригодной к выполнению «возложенных» на неё функций.

Становится понятным, что патологические изменения в функциональной активности белков, перечисленных выше, а также наличие к ним антител, скажется на здоровье человека не лучшим образом. В зависимости от того, к каким из них иммунная система становится агрессивна (посредством выработки антител), вследствии дефицита АОХ и сбоя в метаболизме арахидоновой к-ты, будет наблюдаться та или иная картина сероконверсии при анализе на ВИЧ методом иммуноблота.

Сероконверсия
переход отрицательной серологической реакции в положительную и наоборот. Используют для оценки эффективности иммунизации и серологической диагностики заболеваний.

Серология – это раздел иммунологии, изучающий реакции антигенов на антитела сыворотки.

Серологические исследования — это методика изучения определенных антител или антигенов в сыворотке крови пациентов. Основываются они на ответных реакциях иммунитета. Широко применяются данные исследования в процессе диагностики различных инфекционных заболеваний и при определении группы крови человека.
Серологический анализ назначается пациентам с подозрением на какое-либо инфекционное заболевание. Этот анализ в противоречивых ситуациях с постановкой диагноза поможет установить возбудителя заболевания. В случае с ВИЧ это является профанацией, ибо положительную реакцию при исследовании даёт наличие в крови антител, к уже известным нам белкам, описанным выше. Также, к положительной реакции будут приводить антитела, элементарно вырабатываемые против самых различных инфекционных возбудителей, вернее, антитела к отдельным белкам этих возбудителей (а как нам уже известно, БТШ с мол.массами, которые относят к белкам ВИЧ, присутствуют практически в любой бактерии, любом вирусе и любых грибах). И чем тяжелее протекает инфекция (большее кол-во вирионов любого вируса, больше бактерий или грибков проникло в организм) тем больше будет белков уничтоженного возбудителя и тем больше антител к этим белкам будет циркулировать в крови. При этом в ответ на стресс, ещё и многие клетки организма будут экспрессировать БТШ. Другими словами, при ЛЮБОЙ тяжело протекающей инфекции (пневмония; менингит; эндокардит; опоясывающий лишай; генерализованная герпесвирусная, цитомегаловирусная инфекция, туберкулёз,кандидоз и др), человек будет оказываться ВИЧ-позитивным по иммуноблоту. А к тяжёлому течению любой инфекции организм приходит из-за снижения иммунитета вследствии дефицита жирорастворимых (липофильных) АОХ, дефицита глутатиона, дефицита арахидоновой жирной кислоты и изменения ее нормального метаболизма.

Итого: ВИЧ-положительными по иммуноблоту периодически будут:
1. любой организм и это будет носить транзиторный (преходяще-проходящий) характер. Типичный пример — беременные.
2. Некоторые из онкобольных (из-за экспрессии генов, кодирующих стрессовые белки)
3. Люди с аутоиммунными заболеваниями
4. Люди с тяжелопротекающими инфекциями.
Если по медицинскому протоколу болезнь под названием «ВИЧ-инфекция» определяется настолько мошенническим методом, который этот самый протокол считает «Золотым стандартом», то неправильно было бы сказать, что само существование такой болезни вызывает сомнения. Правильнее будет сказать, что её НЕ существование сомнений не вызывает.

Raboy B, Sharon G, Parag HA, Shochat Y, Kulka RG (1991). «Effect of stress on protein degradation: role of the ubiquitin system». Acta biologica Hungarica 42 (1-3): 3–20. PMID 1668897.

1 2 Schlesinger, MJ (1990-07-25). «Heat shock proteins». The Journal of Biological Chemistry 265 (21): 12111–12114. PMID 2197269.

Santoro MG (January 2000). «[h Heat shock factors and the control of the stress response]». Biochemical pharmacology 59 (1): 55–63. DOI:10.1016/S0006-2952(99)00299-3. PMID 10605935.

Гены & Клетки: Том X, №1, 2015 год, стр.: 28-34
Авторы
Колобынина К.Г., Соловьева В.В., Слепак В.З., Ризванов А.А

источник

Основные семейства белков теплового шока (БТШ). Использование БТШ при диагностике урогенитального хламидиоза. Их роль в обнаружении сердечно-сосудистой патологии, нарушений пищеварительного тракта, в прогнозировании клинического течения ВИЧ-инфекции.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГБОУ ВПО НижГМА Минздрав России

Кафедра Биохимии им. Г.Я. Городисской

Роль белков теплового шока в диагностике заболеваний

лечебный факультет, 233 группа

В 1974 году в Италии молодой генетик Ферруччио Ритосса обнаружил набухание (puffing) некоторых участков хромосом дрозофилы при случайном повышении температуры в термостате. Это оказалось проявлением активации генов и получило название «ответа на тепловой шок» (heat shock response), а индуцируемые белки были названы белками теплового шока, БТШ (heat shock proteins, HSP). В дальнейшем этот класс белков был найден во всех клетках всех живых организмов — от бактерий до человека. Известно, что подобный ответ проявляется, кроме тепловых, при различных биологических (инфекция, воспаление), физических (радиация, гипоксия), химических (спирты, металлы) и других стрессорных воздействиях. Поэтому белки теплового шока называют также белками стресса. Повышенная экспрессия белков HSP защищает клетку, стабилизируя денатурированные или неправильно свернутые пептиды. Накапливаясь при различных вредных воздействиях, белки теплового шока помогают клетке поддерживать гомеостаз в условиях стресса.

Выделяют 4 основных семейства БТШ:

БТШ 90 (HSP90) — группа высокомолекулярных БТШ, имеющих у млекопитающих молекулярную массу 90 кДа;

БТШ 70 (HSP70) — семейство белков с молекулярной массой около 70 кДа, наиболее широко распространенные и лучше всего изученные;

малые БТШ, чей молекулярный вес варьирует от 15 до 30 кДа; В настоящее время принято считать, что в тканях млекопитающих экспрессируется семь (в последнее время говорится даже о восьми) типов sHsp, которые разделяют либо по молекулярной массе, либо по функциям, выполняемым этими белками в клетке. Различают А- и В-кристаллины, малые белки теплового шока с молекулярными массами 25/27 кДа, 22 и 20 кДа, а также так называемые белки HspB2/МКВР (myosin distrophy kinase binding protein), белки-активаторы протеинкиназы,(характерной для скелетных мышц с миотонической дистрофией) и HspB3.

Белки теплового шока служат биологическими маркерами неблагоприятного состояния организма. HSP реагируют не только на внешние стрессовые ситуации, они проявляются при многих болезнях, что позволяет использовать их в ходе диагностики многих заболеваний. Порой повышение концентрации белков теплового шока является чуть ли не единственным диагностическим признаком. Цель данной работы рассмотреть роль белков теплового шока в диагностике заболеваний.

Дело в том, что в составе хламидий имеется белок теплового шока (БТШ), который по-своему антигенному составу гомологичен БТШ человека. Персистирующие формы хламидий, которые образуются при хроническом течении инфекции, способствуют образованию высокоиммуногенного БТШ с молекулярной массой 60 кДа. Образующиеся в организме хозяина противохламидийные антитела одновременно являются аутоантителами к собственному БТШ-60, который является одним из первых белков, синтезируемых в организме женщины эпителиальными клетками decidua bazalis после оплодотворения.


Впервые определено, что нарастание накопления конститутивной изоформы белков семейства БТШ-70 в мононуклеарах периферической крови ВИЧ-инфицированных пропорционально степени выраженности клинических проявлений болезни. Также в исследованиях была представлена связь изменения показателей белков семейства БТШ-70 с уровнем нестабильности генома, активностью процессов свободнорадикального окисления и системы ксантиноксидазы в мононуклеарах периферической крови у больных ВИЧ-инфекцией. Установлено, что изменение состояния белков семейства БТШ-70 в мононуклеарах периферической крови отображает возможность перехода ВИЧ-инфекции из бессимптомной фазы в фазу персистирующей генерализованной лимфаденопатии и от персистирующей генерализованной лимфаденопатии к стадии вторичных заболеваний. белок тепловой шок диагностика


Для прогнозирования перехода клинического течения ВИЧ-инфекции из бессимптомной фазы в фазу ПГЛ и от ПГЛ к стадии вторичных заболеваний может быть применен комплекс показателей, отражающих состояние системы белков теплового шока, системы ксантиноксидазы, процессов свободнорадикального и нестабильности генома мононуклеаров периферической крови. Переход клинического течения заболевания от бессимптомной фазы к персистирующей генерализованной лимфаденопатии (ПГЛ) и от ПГЛ к стадии вторичных заболеваний характеризуется повышением содержания конститутивной изоформы семейства БТШ-70 в мононуклеарах периферической крови.


Показатели белков семейства БТШ-70 мононуклеаров периферической крови в совокупности с традиционными иммунологическими показателями, возможно, использовать для прогнозирования перехода клинического течения ВИЧ-инфекции из бессимптомной фазы в фазу персистирующей генерализованной лимфаденопатии (ПГЛ) и от ПГЛ к стадии вторичных заболеваний. Изменения содержания белков семейства БТШ-70 в процессе ВИЧ-инфекции происходят на фоне увеличения показателей нестабильности генома, интенсификации процессов свободнорадикального окисления и повышения активности ксантиноксидазы в мононуклеарах периферической крови.


Таким образом БТШ имеют огромный потенциал. Эта отрасль биохимии сейчас активно развивается и возможно, что скоро с помощью БТШ можно будет моментально поставить сложнейшие диагнозы. Эта тема очень современна и актуальна.

1. Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина. — 5-е изд., испр. И доп. — М.: Гэотар-Медиа, 2008. — 768 с.: ил.

2. Соколова Ю.Б. Автореферат: «Клиническое значение оксида азота и белков теплового шока при заболеваниях верхних отделов пищеварительного тракта у детей». — М., 2012.

3. Прогностическое значение белков теплового шока при ВИЧ-инфекции // Инфектология. Достижения и перспективы. — СПб: ВМедА, 1996. — С. 99 (соавт. Е.И. Змушко и др.).

4. Интернет-ресурс: База знаний по биологии человека (http://humbio.ru/).

5. Интернет-ресурс: Биология и медицина (http://medbiol.ru/).

6. Интернет-ресурс: Ассоциации специалистов лабораторной диагностики Иркутской области (http://asld.baikal.ru/).

Значение папилломавирусной инфекции в патологии урогенитального тракта у женщин. Проблемы микоплазменных инфекций урогенитального трата. Роль микоплазм в инфекционной патологии человека. Методы клинического выявления урогенитального хламидиоза.

дипломная работа [278,4 K], добавлен 20.08.2013

Понятие «анафилактического шока», причины появления, его клинические проявления и основные факторы развития. Действия пострадавшего или окружающих его людей. Роль фельдшера в диагностике и профилактике заболевания. Рекомендации по назначению лекарств.

курсовая работа [62,3 K], добавлен 05.02.2017

Общая характеристика исследуемого заболевания, его этиология и патогенез. Симптомы у женщин, мужчин и детей, осложнения и профилактика. Принципы и подходы к диагностике урогенитального хламидиоза, методика его лечения и прогноз на выздоровление.

презентация [1,0 M], добавлен 05.12.2014

Понятие «биотерапия» опухолей, характеристика маркёров. Иммунотерапия опухолей, эффекты макрофагов. Доклинические испытания препарата Галавит. Создание индивидуальных цитотоксических клеток. Принцип действия вакцин на основе белков теплового шока.

контрольная работа [2,3 M], добавлен 05.05.2014

Нарушения функционального состояния сердечно-сосудистой системы у спортсменов вследствие физического перенапряжения. Факторы возникновения заболеваний, роль наследственности в патологии. Оценка работы слухового, вестибулярного и зрительного анализаторов.

контрольная работа [1000,5 K], добавлен 24.02.2012

Роль белков в полноценности рациона. Особенности заболеваний, вызванных недостатком белков. Описание кахесии как крайней степени истощения. Квашиоркор — вид тяжёлой дистрофии на фоне недостатка белков в пищевом рационе. Симптомы алиментарного маразма.

реферат [21,8 K], добавлен 21.05.2012

Характеристики гиповолемического шока, основа гемодинамических нарушений при этой форме шока. Патофизиологические изменения, стадии и механизмы его развития. Полиорганная недостаточность как последствия шока, ее клиническая картина и особенности лечения.

реферат [18,3 K], добавлен 07.09.2009

Метод выбора в диагностике патологических изменений сердечно-сосудистой системы у детей. Магнитно-резонансная томография у детей, ее использование. Современные протоколы описания порока сердца, разработанные в соответствии с международными стандартами.

презентация [256,7 K], добавлен 28.09.2014

Причины развития кардиогенного шока. Особенности выявления клинического развития кардиогенного шока при инфаркте миокарда. Лечения кардиогенного шока некоронарного генеза. Развитие отека легких при различных патологических состояниях. Стадии отека легких.

реферат [18,0 K], добавлен 30.11.2009

Происхождение заболеваний сердечно-сосудистой системы. Основные заболевания сердечно-сосудистой системы, их происхождение и места их локализации. Профилактика заболеваний сердечно-сосудистой системы. Регулярные профилактические осмотры у кардиолога.

реферат [22,3 K], добавлен 02.06.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

источник

С подачи «Известий» по СМИ разнеслась «сенсация» об испытанном в космосе «генно-инженерном препарате от всех видов и стадий злокачественных опухолей», который разработали российские ученые. В чем ошибки статьи, кто в них виноват, кто был автором оригинальной работы и ждет ли онкологию новый прорыв, выяснило расследование Indicator.Ru.

Первоисточником стало интервью, которое дал «Известиям» Андрей Симбирцев, доктор медицинских наук и замдиректора Государственного научно-исследовательского института особо чистых препаратов Федерального медико-биологического агентства (ФМБА). В нем ученый рассказал о препарате под рабочим названием «Белок теплового шока». Препарат был назван по основному действующему веществу — молекуле, которая синтезируется любыми клетками организма человека в ответ на различные стрессорные воздействия. По уверениям Симбирцева, пациенты получат новое лекарство через 3-4 года.

Большое семейство белков теплового шока (БТШ, или по-английски heat shock proteins, HSP), активирующихся при стрессе клетки и помогающих справляться с «поломками» другим белкам (часто также помогающие правильно сворачиваться, то есть работающие шаперонами) известно не один десяток лет.

Однако универсального препарата от рака еще не нашли, более того, это попросту невозможно. Без ссылок на исследования и с фактическими ошибками (о них читайте ниже) эти сообщения создают впечатление, будто мы стоим на пороге рождения нового «фуфломицина», как давно уже окрестили активно продаваемые в нашей стране неработающие лекарства. Поскольку в случае с препаратом от рака эта перспектива звучит особенно угрожающе, Indicator.Ru обратился к специалистам по белкам теплового шока с одной стороны и специалистам-онкологам с другой, чтобы выяснить, о каком белке идет речь и насколько он эффективен на самом деле.

«В этой заметке такие вопиющие глупости написаны!»

У доктора биологических наук Олега Моренкова, заведующего лабораторией культур клеток и клеточной инженерии Института биофизики клетки РАН, статья в «Известиях» доверия не вызвала: «Неясен механизм действия препарата. Неясно, навешивается ли какой-то опухолеспецифический антиген на этот белок? Если нет, как обеспечивается защита? Какой именно БТШ (hsp70, hsc70, hsp90alpha, hsp90beta, hsp96 и т. д., подобных белков много)? Клонировать и наработать такой белок несложно (у меня в лаборатории, например, есть несколько клонированных человеческих БТШ, мы их тоже нарабатываем, очищаем и исследуем)».

Ученый объяснил корреспонденту Indicator.Ru, что БТШ могут активировать иммунитет в целом, но есть и два специфических подхода, при которых иммунные клетки начинают распознавать опухоль по ее «отпечаткам пальцев». Первый из них — это рекомбинантная технология, когда создают рекомбинантный белок (полученный при вставке чужеродной ДНК в бактерию).

В таком случае чаще всего речь идет о белке HSP70, к которому присоединяют «довесок», специфичный для данной опухоли. По этому «довеску», антигену, организм учится распознавать клетки опухоли, поскольку HSP70 «обеспечивает процессинг этого опухолеспецифического антигена в дендритных клетках по эндосомальному пути». Проще говоря, HSP70 обеспечивает сборку комплекса из антигенного пептида и антигена внутри специальных клеточных пузырьков, после которой особые дендритные клетки будут выставлять комплекс на своей поверхности, демонстрируя его клеткам-киллерам, которые учатся его узнавать и уничтожать.

Другой подход — аутологичные вакцины, то есть вакцины, составленные из клеток самого организма. «Из опухоли человека выделяют аутологичные БТШ (чаще всего hsp96), они несут опухолеспецифические пептиды. Этими комплексами иммунизируют больного, из которого выделили опухоли. Далее — активация опухолеспецифических Т-киллеров по тому же пути, как описано выше, — поясняет Олег Моренков. — Все эти подходы давно разработаны и запатентованы. Не знаю, что именно использовали авторы».

Читайте также:  Сколько белка в анализах должно быть

Большинство ученых попросту отказывались комментировать происходящее. «Не надо плодить проблему, — ответил корреспонденту Indicator.Ru исполнительный директор Фонда профилактики рака Илья Фоминцев. — Потому что чем дольше мы о таких исследованиях говорим, тем хуже. И неважно, что при этом мы говорим. Подобные статьи не стоят никакого внимания. Ни позитивного, ни негативного».

Стоит отметить, что давший интервью «Известиям» Андрей Симбирцев не отвечал на звонки, а ФМБА, требующее обязательной предварительной подачи заявления на интервью или комментарии и список вопросов, на момент публикации материала на письмо не отреагировало.

«В этой заметке такие вопиющие глупости написаны! — возмутился Ренат Гаязов, кандидат биологических наук, директор отдела по разработке терапевтических белков в R-Pharm Overseas (дочерняя компания Р-Фарм). — Белки теплового шока известны давно, и так же давно известно, что они не являются лекарствами от всех типов рака. Наоборот, если у мышей выключить гены, ответственные за синтез некоторых белков теплового шока, то они менее подвержены некоторым видам рака. Кроме этого, сейчас ясно, что какого-то универсального лекарства от рака, которое работает на всех стадиях, быть не может в принципе, поскольку рак для отдельной клетки — это не болезнь, а для целого организма — болезнь».

Ученый усомнился и в методах «проверки» препарата. «Совершенно непонятно, что именно проверяли в космосе. В невесомости действительно легче получить лучше очищенный препарат. Но проверяли-то его все равно на Земле, то есть бред уже в заголовке. И еще нелепость: «Мы выделили ген человеческой клетки». Вообще-то в клетке много генов».

Однако полет газетной утки (упоминавшей к тому же о своих приключениях в космосе) было уже не остановить.

«Тепловой удар» тележурналистов

«Российские ученые доказали, что так называемые белки теплового удара — универсальное средство от рака. То есть клетки, которые могут лечить любые опухоли. Таких белков мало в организме, но, если превратить их в лекарство, эта штука работает. Клетки растили полгода на орбите, на МКС получили некий кристалл для исследований, проверили на мышах, те вылечились», — бодрым речитативом сообщает телеведущая НТВ.

Из ее речи непонятно даже, о клетках или о белках идет речь, при чем здесь «некий кристалл», откуда его получают, не говоря уже о какой-то дополнительной смысловой нагрузке.

Рассказ о «сенсационном космическом белке» был подан под соусом «настоящей революции» и «наконец-то понятного каждому результата» капиталовложений в космические программы. Не отстал и телеканал «Россия 1», сообщивший вслед за «Известиями», что «испытания препарата проходили даже в космосе» (хотя на самом деле там только выращивали кристаллы). Однако по крайней мере на экране на заднем плане мелькнуло название белка — HSP70. Наименее безграмотный выпуск новостей из федеральных телеканалов был на «России К» (правда, длится он всего минуту).

Сладкая ложь о белках теплового шока или даже «удара», льющаяся с экранов и мониторов, вызвала шок и у самих специалистов по этим белкам. Александр Сапожников, доктор биологических наук, руководитель лаборатории клеточных взаимодействий в Институте биоорганической химии РАН, изучающий белки теплового шока, даже признался, что не без опасений выходил на улицу гулять с собакой: его преследовали не журналисты, а собственные соседи, взбудораженные радужными обещаниями СМИ.

Он рассказал корреспондентам Indicator.Ru, о каком белке речь идет на самом деле. Оказалось, изучением препарата на доклинической стадии занимался его друг и коллега из Института цитологии РАН, доктор биологических наук Борис Маргулис, которому и принадлежит идея использовать чистый белок HSP70 в терапии некоторых конкретных разновидностей рака.

Борис Маргулис со своей супругой и соавтором Ириной Гужовой, заведующей лабораторией защитных механизмов клетки Института цитологии РАН в Санкт-Петербурге, изначально были разработчиками этого препарата, хотя в данный момент отошли от исследования и изучают другие свойства HSP70. 13 марта они побывали с докладом в Москве, в Институте молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта РАН, и выступили с заявлением, опровергающим недостоверную информацию в СМИ.

«Новость вдохновляющая. Но, когда я поискала первоисточники, откуда ноги росли, оказалось, что вина не на представителях научного сообщества, а на журналистах, — заявила Ирина Гужова. — То, что звучало врезками голосом Андрея Симбирцева, на интервью с которым все это было построено, звучало разумно и отражало чистую правду. А правда заключается в том, что белок теплового шока существует в двух ипостасях: есть внутриклеточный белок, а есть также и внеклеточный HSP70. Его функции совсем другие, и он участвует в активации иммунной системы. И на этом пути еще много всего предстоит исследовать».

Четыре человека и двуличный белок

Тому мнению, что белок теплового шока массой 70 килодальтон существует и вне клетки, мы обязаны четырем людям. Открыл БТШ вне клеток Майкл Тайтелл (он нашел их в гигантских аксонах кальмара), а через три года этот эффект подтвердил Ларри Хайтауэр на фибробластах крысы. Потом в дело вступила Габи Мультхофф. Она показала, что БТШ в опухолевых клетках способен выходить на поверхность, и клетка как бы сигнализирует клеткам, так называемым натуральным киллерам: «Съешь меня». Потом подключился Прамуд Сривастава — человек, который поставил все на коммерческие рельсы. Он создал вакцины на основе БТШ, которыми сейчас лечат от рака (преимущественно от рака почки).

О других результатах при методе, используемом Прамодом Сриваставой, сообщил Олег Моренков: «Нам не удалось получить защиту от мышиных опухолей (на двух моделях), используя подход аутологичных вакцин (использовали HSP70, HSP90 и HSP96)». Однако он предполагает, что его модели могли быть неудачными.

«Сейчас мы знаем много физических и химических стимулов, способных выгнать HSP70 из клетки, но самый лучший из этих «выгонятелей» или «выталкивателей» — это экзогенный (произведенный вне клетки) HSP70, — сообщила Ирина Гужова. — На основе всех этих данных последних 5 лет мы создали парадигму, которая заключается в том, что когда HSP70 (экзогенный) входит в опухолевую клетку, происходит некая цепь событий, которая приводит к тому, что эндогенный (произведенный внутри клетки) белок выходит на поверхность. Но это его не постоянное состояние, с поверхности он уходит в экзосомах (маленьких клеточных пузырьках, выделяемых наружу) и тоже влияет на иммунную систему.

Кроме того, этот белок может выходить и в свободном состоянии, но, по мнению Прамода Сриваставы, он выходит связанный с опухолевыми пептидами, которые он «шаперонил» в тот момент, когда случилось выталкивание. И среди этих пептидов могут оказаться те, которые характерны для данного типа опухоли и которые умеет узнавать иммунная система. Они поступают в антиген-презентующие клетки, которые показывают их клеткам-киллерам, и таким образом развивается линия специфического иммунитета. Тогда активируется программа уничтожения клеток опухоли: их убивают либо натуральные киллеры (NK-клетки), узнавая антигены, которые находятся на поверхности опухоли, либо Т-лимфоциты по специфическому механизму».

Александр Сапожников не согласен с таким теоретическим обоснованием механизма действия лекарства. По его словам, HSP70 может работать по другой схеме, которую только предстоит изучить, однако факт остается фактом — на клеточных культурах и ряде опухолей в двух линиях крыс, которым были привиты «человеческие» опухолевые клетки, белок действительно показывает активность.

По словам авторов работы, температура, при которой работают с HSP70 на культурах клеток, составляет 43°C, и она слишком высока для живых организмов, однако там, судя по всему, включаются иные механизмы, которые также только предстоит понять. Это касается и действия экзогенного неклеточного белка теплового шока внутри организма. «У каждого из нас в кровотоке присутствует достаточно высокий уровень HSP70 — до 900 нанограммов на миллилитр. Мы вводили его в животное и пытались смотреть, что с белком происходит дальше. В течение 40 минут мы видели следы HSP70 в крови, а потом он пропал. Есть мнение, что белок распадается, но мы так не думаем».

Впечатляющие результаты в ожидании проверки

Ирина Гужова рассказала и о дальнейших испытаниях препарата: «Мы испытывали этот механизм на мышиной меланоме B16, которая растет подкожно, и использовали в виде геля, наносимого на поверхность кожи. Результат получился впечатляющий: выживаемость мышей была гораздо выше, чем у контрольной группы, которую лечили гелем без действующего вещества или не лечили вообще. Разница была примерно в десять дней. Для мышей и данного типа опухоли это очень хорошая отсрочка. Подобные результаты были показаны и на крысиной глиоме C6 (это опухоль, которая растет непосредственно в мозге).

Животные, которых лечили однократной инъекцией в мозг, получали дополнительно десять дней жизни, а животные, которым вводили белок постоянно в течение трех дней с помощью помпы, эта продолжительность увеличивалась еще на десять дней, так как опухоль росла медленнее. Мы показали, что если обеднить популяцию Т-лимфоцитов от мыши, которая имела опухоль, и убрать уже «наученные» NK-клетки или CD8-положительные лимфоциты, то они не будут узнавать опухоль так хорошо. Можно сделать вывод, что основная функция HSP70 в этом процессе — активация специфического иммунитета».

Эти данные побудили ученых провести ограниченное исследование в рамках клиники имени Поленова (НИИ Нейрохирургии в Санкт-Петербурге). «В это время в нашем коллективе был нейрохирург Максим Шевцов, который одновременно с аспирантурой Бориса Александровича (Маргулиса, — прим. Indicator.Ru) проходил ординатуру в этом НИИ. Он убедил своего руководителя, профессора Хачатуряна, испытать этот препарат. По тогдашнему законодательству достаточно было решения ученого совета и информированного согласия пациентов, и нам было выделено 25 больных. У них у всех были различные опухоли мозга, и они все получали то, что им полагалось по страховке, но плюс после хирургического удаления опухоли Максим вводил в операционное ложе раствор HSP70.

Проблема в том, что опухоли мозга удалить полностью сложно. Всегда остаются маленькие кусочки, которые опасно удалять, потому что вместе с ними можно удалить личность, и эти кусочки дают рецидивы. Но результаты оказались совершенно потрясающими: после операции у больных увеличивалось количество клеток специфического иммунитета, понижалось количество проопухолевых («перешедших на сторону опухоли») Т-лимфоцитов и уменьшалось количество интерлейкина-10 (информационной молекулы иммунной системы).

Исследование было только пилотное, не рандомизированное, группы контроля тоже не было, и проводилось оно в 2011 году. В том же году был принят закон, согласно которому такие испытания запрещены, и их пришлось прекратить, едва начав. У нас осталось 12 прооперированных пациентов. Кто знаком с клинической частью исследований, тот имеет представление о том, насколько сложно отследить судьбы пациентов после того, как каждый из них покидает клинику. Поэтому мы знаем только о восьми, которые остались доступны для контакта, и все они живы до сих пор. На начало осени прошлого года они были вполне здоровы, и те, кто продолжал учиться, осенью пошли в школу, хотя средний прогноз продолжительности жизни с обнаруженной глиомой — 14 месяцев».

Сейчас, по словам докладчиков, доклинические испытания подходят к концу, и препарату необходима многоступенчатая проверка на пациентах, которая займет несколько лет (вот почему в статье «Известий» фигурировал такой неправдоподобно короткий срок до выхода препарата на рынок — 3-4 года).

Александр Сапожников также подчеркнул важность клинических испытаний: «Привитая мышам опухоль и человеческая — это небо и земля. Препарат может работать на этой опухоли, но быть неэффективным ни на обычной опухоли мыши, ни на человеческой. Успокойте своих коллег, лекарства от всех болезней сразу не бывает».

Так считают и сами исследователи. «На данных стадиях все работает (и очень хорошо), но, конечно же, это не то лекарство, которое поднимает Лазаря, — заявляет Ирина Гужова, — однако оно достаточно эффективно и достойно того, чтобы пройти клинические испытания. И мы надеемся, что это случится».

Просто космос

У читателя может возникнуть резонный вопрос: откуда вообще взялся космос? Ирина Гужова поясняет: «Дело в том, что испытания проходили на базе Института особо чистых препаратов, у сотрудников которого хороший опыт в регистрации патентов и написании бумаг, поэтому мы это дело отдали им. Одновременно они начали производство этого белка, а мы делали опыты на животных. Но в процессе к ним обратился представитель Роскосмоса и спросил, а нет ли у нас какого-то незакристаллизованного белка, чтобы закристаллизовать в космосе, на орбите. И им отдали HSP70, кристаллы пытались вырастить на орбите, но ничего не получилось».

Проблема оказалась в строении белка. Очень подвижная часть в структуре белка мешала кристаллизации, поэтому его стали пытаться закристаллизовать по кусочкам, связывать подвижную часть специальной молекулой, чтобы она его «держала». Пытаются до сих пор. «Отсюда выросла эта история про клетки, которые растут в космосе и лечат всех от рака», — комментирует Ирина Гужова.

Она также сообщила, что для испытаний в космосе и на мышах белок подвергли очень высокой степени очистки — около 99%. Что касается сомнений, что активирует иммунитет не шаперон, а липополисахарид (ЛПС) — компонент клеточной стенки бактерий, в которых нарабатывают этот белок, — такая вероятность невелика. Хотя ЛПС «прилипает» к HSP очень сильно, и очистить от самых мизерных его примесей белок довольно трудно. Ученые ставят дополнительные контроли, чтобы показать, что не он, а именно шаперон — причина эффекта препарата. Например, препарат могут кипятить, что не влияет на ЛПС, но разрушает структуру белка. Тогда его свойства HSP теряются, и препарат перестает работать, чего бы не произошло, если бы в нем действовал в основном бактериальный ЛПС.

Кроме того, исследователи сравнивали эффект введения компонентов клеточной стенки бактерий с эффектом от HSP70, и эти сравнения явно были в пользу последнего.

«Не говорили глупостей. И чего? – Ноль эмоций!»

Ирина сообщает, что побочных реакций в ходе испытаний ученые пока не обнаружили, но они могут быть отсроченными. «Я считаю, что исследователь в первую очередь должен на себе все попробовать сам, и прошла два курса шаперонотерапии. Никаких побочных эффектов не было, наоборот, казалось, что проходят мелкие болячки и крылья вырастают за спиной».

«С другой стороны, все, что было в СМИ, — настоящее безобразие, — отмечает исследователь. — Но, как говорится, не было бы счастья, да несчастье помогло: уже сейчас в Институт особо чистых препаратов поступают звонки с предложениями помочь с клиническими испытаниями. Мы выступали на конференциях и в разных более скромных СМИ, говорили о том же самом, но выверяли слова, не говорили глупостей. И чего? — Ноль эмоций! А тут пронеслась такая вот муть по экранам, и пожалуйста! Такое интересное общество, такая интересная страна».

Впрочем, согласно источникам Indicator.Ru, интервью, с которого все началось, Симбирцев дал вынужденно. предложили дать интервью, чтобы стимулировать интерес к проблемам Института и привлечь дополнительное финансирование на клинические испытания. Кроме того, ходят слухи о возможной утрате институтом юридического лица вследствие происходящих по всей стране слияний научных организаций. Видимо, ученый оказался не готов подробно и популярно рассказать газете о происходящем. «В этот раз все, что могло быть понято неправильно, было понято неправильно», — замечает источник.

В результате ситуация все больше становится похожа на небезызвестную басню, когда Роскосмос и госструктуры, раздающие гранты, рвутся в облака, ожидая немедленных результатов от фундаментальной науки, рак пятится назад, журналисты разливают структурированную воду… А российская наука в очередной раз оказывается в незавидном положении, вынужденная оправдываться за преступления, которых не совершала.

источник