Стратегия самоубийства раковых клеток
Эта стратегия основывается на попытках ввести в опухолевые клетки некоторый продукт, сам по себе нетоксичный, но который в определённых условиях может начать проявлять токсическое действие.
В качестве примера рассмотрим использование тимидинкиназы вируса простого герпеса (HSVtk). Принцип использования этого фермента представлен на Рис. 19.
Рисунок 19. Принцип использования фермента тимидинкиназы вируса простого герпеса (HSVtk).
Тимидинкиназа вируса простого герпеса, в отличие от клеточной тимидинкиназы, способна фосфорилировать антигерпесные соединения ацикловир и ганцикловир. Это замечательное свойство приводит к тому, что клетки, трансформированные геном тимидинкиназы HSVtk, погибают в присутствии этих агентов, поскольку клеточные киназы превращают фосфорилированные ацикловир и ганцикловир в трифосфаты, а трифосфаты затем включаются во вновь синтезированную ДНК в процессе синтеза ДНК при клеточном делении. Включившись, они обрывают дальнейший синтез ДНК, терминируют его. В результате клетки, содержащие герпесную тимидинкиназу, погибают в присутствии этих агентов. Обратите внимание: делящиеся клетки погибают, а не покоящиеся. Покоящиеся не синтезируют ДНК и не включают ганцикловир или ацикловир. Этим можно воспользоваться для целей генной терапии раковых опухолей, клетки которых быстро делятся. С другой стороны, рекомбинантные ретровирусы также охотнее всего интегрируются в делящихся клетках.
Рассматриваемый ниже пример представляет собой in vivo генную терапию. Он связан с попытками излечить опухоли мозга. Схема экспериментов, о которых пойдёт речь, представлена на Рис. 20.
Рисунок 20. Пример реализации in vivo стратегии самоубийства раковых клеток.
Клетки мышиных фибробластов, продуцирующие рекомбинантные ретровирусы, содержащие ген тимидинкиназы, подсаживали прямо в опухоль в мозге. Поскольку ретровирусы интегрируют в митотически активные клетки, ген тимидинкиназы оказывается преимущественно в опухолевых клетках, тогда как здоровые клетки из тканей, окружающих опухоль, остаются вне вирусной атаки и, следовательно, без гена тимидинкиназы вируса герпеса. На крысах после такой обработки 30—60% опухолевых клеток в мозгу оказывались обладателями гена HSVtk. Теперь, если крысам давать ганцикловир, то можно надеяться, что опухолевые клетки, содержащие ген тимидинкиназы будут погибать. Действительно, у 80% подопытных крыс опухоли после такой обработки разрушались в присутствии ганцикловира. Такое увеличение доли погибающих клеток по сравнению с инфицированными, происходит вследствие так называемого эффекта «рядом стоящего» (bystander). Погибают не только клетки, включившие ген HSVtk, но и соседние с ними клетки, в которых этого гена нет, но которые делятся. По-видимому, фосфорилированный ганцикловир может диффундировать от клеток, в которых он образуется за счёт работы герпесной тимидинкиназы, к соседним клеткам. Если соседние клетки делятся, то они будут его включать в ДНК и погибать. Оказывается, что если хотя бы 10% клеток опухоли содержит ген тимидинкиназы, многие опухоли могут быть уничтожены полностью. И при этом на животных не наблюдалось токсических эффектов.
Эти результаты побудили начать испытания на людях, страдающих опухолями мозга. Им инъецировали мышиные фибробласты, продуцирующие рекомбинантные ретровирусы, точно так же как это делали с подопытными животными. После этого внутривенно вводили ганцикловир. Небольшая статистика, накопленная к моменту написания этого обзора, позволяет сказать только, что какие-то позитивные эффекты наблюдаются.
В опытах на животных очень хорошие результаты с подобным же подходом получали и с лечением метастаз в печени. В этом случае также здоровые гепатоциты, которые не делятся, не инфицируются. Метастазы же делятся, включают ген HSVtk и погибают в присутствии ганцикловира, если в них встроен ген HSVtk. Этот подход кажется очень перспективным.
Ещё один важный вопрос, который требует упоминания: известно, что раковые больные подвергаются интенсивной химиотерапии. Химические средства токсичны, и больные очень страдают от их приёма. Но клетки опухолей начинают к тому же экспрессировать ген множественной устойчивости к лекарствам — MDR1 (multidrug resistance type 1). Продукт этого гена работает, как насос, и выкачивает из опухолевой клетки лекарства, делая её устойчивой сразу ко многим химиотерапевтическим средствам. В ряду направлений генной терапии рака, которые сейчас серьёзно обсуждаются, попытки введения этого гена устойчивости в гематопоэтические клетки, чтобы сделать их малочувствительными к токсическим эффектам лекарств. На животных такие эксперименты были успешными. Эксперименты на больных проводятся.