Архив   Авторы  

Растительная жизнь
Общество и наукаТехнология

Российские ученые изобрели «зеленую бомбу» - технологию превращения растений в фабрики по производству вакцины от туберкулеза





 

Человечество решило раз и навсегда победить туберкулез. Еще несколько лет назад Всемирная организация здравоохранения разработала глобальный план борьбы с этим заболеванием: к середине нашего столетия этот недуг должен быть вычеркнут из списка медицинских проблем. Ученые уже несколько лет соревнуются за право найти замену «живому раритету» - знаменитой вакцине БЦЖ, или BCG - Bacillus Calmette Guerin, по имени ее создателей Кальметта и Герена. С 1921 года, когда БЦЖ впервые применили во Франции, она так или иначе защитила по всему миру более трех миллиардов людей.

Однако с тех пор представления о том, что такое хорошая вакцина, изменились. Или «идеальная бацилла» за годы долгой жизни потеряла часть полезных свойств? Так или иначе, ни у кого не осталось сомнений: пришла пора использовать весь опыт, который накопило человечество в создании вакцин.

Золотая пуля

«Надо признать: до сих пор никто не создал в этой области вакцины лучше, - говорит директор НИИ фтизиопульмонологии ММА им. И. М. Сеченова академик РАМН Михаил Перельман. - БЦЖ, например, хорошо защищает детей от туберкулезного менингита в течение 12-13 лет. Но потом ее действие ослабевает. И взрослых людей она, судя по всему, защищает в очень малой степени. Необходимость в новой вакцине назрела давно. Впрочем, ее не так-то просто сделать».

Пытаясь понять, почему БЦЖ часто оказывается неэффективной, исследователи «прочитали» геном вакцины и сравнили его с геномами всех известных разновидностей микобактерии туберкулеза. Оказалось, что из 4000 генов, которые есть в настоящей микобактерии, в бацилле Кальметта - Герена отсутствуют 129. А значит, есть резон обратить на них внимание. Вдруг среди белков, которые они кодируют, отыщется способный вызвать в организме человека по-настоящему устойчивый иммунитет? «Особенно интересно было найти белки, реакция на которые связана с формированием так называемого Т-клеточного ответа, - рассказывает Сергей Татьков, заведующий лабораторией новых методов диагностики Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор». - Одно из самых неприятных свойств туберкулезной бациллы заключается в ее способности «затаиться» в организме на долгое время. С помощью Т-клеток с ней можно было бы побороться».

В поле зрения ученых попало сразу несколько удобных для работы белков небольшого размера - AG85, ESAT6, CPF10, MTP64. «Сначала их тестировали на животных, - рассказывает Юрий Дорохов, руководитель лаборатории молекулярной биологии вирусов Института физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского МГУ. - Оказалось, что эти протеины, попадая в организм, вызывают хорошую иммунную реакцию. Сегодня в мире проходят клинические испытания пяти вакцин, созданных на их основе». Однако результаты проверок способны не только обнадежить, но и разочаровать: новые вакцины действительно защищают организм от болезни лучше, но не настолько, чтобы полностью заменить старую добрую БЦЖ.

Стало ясно, что в поисках «золотой пули», способной в корне убить болезнь, нужно идти нетореными путями. Ученые задумались: почему бы, например, не сделать «съедобную» вакцину от туберкулеза? Идея казалась неожиданной. «Известно, что БЦЖ не допускает повторной вакцинации, это один из основных ее недостатков, - говорит Дорохов. - Мы подумали: а что, если человек сможет периодически вместе с пищей получать белок, вызывающий иммунитет?» К тому времени исследователи Института физико-химической биологии уже научились нарабатывать вакцинные белки, способствующие формированию иммунитета, прямо в листьях растений. В их тепличке появились «целебные» свекла, китайская капуста, салат...

Для создания «растительных фабрик белка» придумали целую биотехнологическую систему. Поначалу в листья нужно было доставить ДНК микобактерий. «Мы использовали принцип матрешки, - рассказывает Дорохов. - Взяли вирус табачной мозаики, а точнее, такую его разновидность, которая заражает не только табак, но и крестоцветные растения. Затем модифицировали его - убрали белок оболочки, вставили в ДНК ген микобактерии туберкулеза. После этого вирус поместили в почвенную агробактерию, обладающую удивительной способностью «впрыскивать» содержащуюся в ней ДНК в клетки растений. Ген попадает в ядро клетки, а позже в цитоплазме вырабатывается соответствующий ему белок. Проходит несколько дней, и салат с вакцинными протеинами готов».

Суспензию, содержащую агробактерии-«матрешки», в лаборатории вводили в зеленые листья с помощью обычного шприца. Впрочем, была разработана и «промышленная» технология ее доставки в растения - методом вакуумной аспирации. Зеленые фабрики по производству белка оказались на удивление эффективными. 10-20 небольших горшочков с растениями в течение нескольких дней производили количество протеина, теоретически необходимое для 1500 доз вакцины. При этом не требовались ни особый тепловой режим, ни стерильность, необходимые при манипуляциях с бактериями. По оценкам специалистов, технология работы с растениями раз в десять дешевле, чем обычные методики производства вакцинного белка. Намечался грандиозный прорыв, причем не только в борьбе с туберкулезом...

Секрет «ершика»

Проблема возникла там, где ее поначалу не ждали. «Мы стали нарабатывать и пробовать разные белки микобактерий, подходящие для формирования иммунного ответа, - говорит Юрий Дорохов. - Но неожиданно выяснилось, что «кандидатов» на эту роль у нас не осталось. Один белок токсичен для растений, поэтому листья после его введения отмирают. Другой производится в большом количестве, но до него трудно «добраться», потому что он находится внутри растительной клетки. А ведь его нужно не только «добыть», но и очистить, сделать стерильным, чтобы вводить лабораторным мышам в ходе испытаний. Ведь сразу такой «салат» не предложишь людям на обед».

Казалось, опыты с растительными фабриками вакцины зашли в тупик. Однако поугасший было энтузиазм ученых разгорелся с новой силой, когда из США пришло известие об открытии еще одного белка на поверхности микобактерии туберкулеза - протеина Rv3312A, образующего своеобразные «ворсинки», которые помогают ей проникать в клетки человеческого организма. Автор статьи Ричард Фридман показал, что в ответ на этот белок в организме появляются антитела, дающие хорошую иммунную защиту. «Я подумал: вот протеин, который может дать нам шанс», - признается Дорохов. В США тут же отправилась статья о российском опыте наработки бактериальных белков в растениях, а в ответ пришли описание процедуры выделения нового протеина и предложение сотрудничать.

Исследователи решили усовершенствовать технологию растительных фабрик. «Для «транспортировки» ДНК в зеленые листья мы взяли вирион вируса той же табачной мозаики, но в дополнение к «матрешке» ввели другую его модификацию», - рассказывает Дорохов. Ученые переделали вирус, наделив его способностью образовывать при размножении в клетке особый белковый «чехол» с торчащими из него кончиками протеиновых субъединиц. У одного вируса их около 2100, поэтому под электронным микроскопом все это напоминает щеточку или ершик. К кончикам субъединиц ученые «пришили» небольшие кусочки патогенного белка Rv3312A размером 20-50 аминокислот. Технологию так и назвали - «ершик». Теперь, размножая вакцинный белок в листьях растений, ученые могут получить практически готовый препарат - вирусы табачной мозаики с «вшитыми» в поверхность кусочками Rv3312A. Попадая в организм, они способны вызвать формирование иммунитета к туберкулезу, ведь, «узнавая» белок, клетки учатся сопротивляться микробактериям. «Отделить белок от растительной массы в этом случае легко - например, с помощью обычного сепаратора», - говорит Дорохов. Так что испытания вакцины на животных можно начинать в любой момент.

Ученые предполагают, что лекарство от туберкулеза может получиться необычным. Почему бы, например, не сделать вакцину в виде жевательной резинки? Нужный белок микобактерии туберкулеза в этом случае попадет на слизистую внутренних органов: у человека начнет вырабатываться иммунитет. Впрочем, такая вакцина может принести пользу не только людям. Например, туберкулез крупного рогатого скота приводит к выбраковке большого количества животных. Как знать, глядишь, совсем скоро на пастбищах появятся специально посаженные кустики растений, которые избавят коров от опасности «заработать» туберкулез...

Грядет переворот

В планах ученых еще один солидный пласт работы. Российские исследователи вошли в европейский консорциум по нанотехнологиям в составе научной программы Евросоюза FP7. «Наши методики подходят под определение нанотехнологий, ведь мы работаем с объектами размером меньше 100 нанометров», - говорит Дорохов. А уж в составе этого проекта ученые смогут замахнуться не только на новую вакцину против туберкулеза - что само по себе немало, - но и на создание принципиально новой платформы для разработки лекарств. В данном направлении они сотрудничают с Государственным научным центром вирусологии и биотехнологии «Вектор». С одной стороны, в «Векторе» создана уникальная искусственная вирусоподобная частица для введения самых разных белков в организм человека - она уже была опробована для создания вакцины от ВИЧ, которая сейчас выходит на стадию клинических испытаний. В поверхность частицы можно «вшить» кусочки протеинов, которые используются и для вакцин, и для лекарств. С другой стороны, в Институте физико-химической биологии МГУ наработана технология растительных фабрик белка.

Что получится в результате? Ждать осталось совсем недолго. И результатами этой работы наверняка заинтересуются не только те, кто хочет получить безопасную и эффективную вакцину. Запредельная стоимость современных инновационных препаратов, направленных на белок-мишень, стала уже притчей во языцех. Введение технологии растительных фабрик белкового сырья для лекарств способно совершить переворот в фармацевтике - ведь в этом случае стоимость лекарств может стать дешевле в десятки раз. «И это уже не мечтания, - говорит Юрий Дорохов. - В прошлом году в Израиле началась третья фаза клинических испытаний препарата, действующий компонент которого впервые синтезируется в культивируемых клетках растений. Думаю, что это будет «бомба», способная изменить многие подходы к созданию лекарств». Ученые торопятся - пока количество лабораторий, разрабатывающих технологию зеленых фабрик для получения белка, можно пересчитать на пальцах одной руки.

Добавить в:  Memori  |  BobrDobr  |  Mister Wong  |  MoeMesto  |  Del.Icio.Us  |  Google Bookmarks  |  News2.ru  |  NewsLand.ru

Политика и экономика

Что почем
Те, которые...

Общество и наука

Телеграф
Культурно выражаясь
Междометия
Спецпроект

Дело

Бизнес-климат
Загранштучки

Автомобили

Новости
Честно говоря

Искусство и культура

Спорт

Парадокс

Анекдоты читателей

Анекдоты читателей
Популярное в рубрике
Яндекс цитирования NOMOBILE.RU Семь Дней НТВ+ НТВ НТВ-Кино City-FM

Copyright © Журнал "Итоги"
Эл. почта: itogi@7days.ru

Редакция не имеет возможности вступать в переписку, а также рецензировать и возвращать не заказанные ею рукописи и иллюстрации. Редакция не несет ответственности за содержание рекламных материалов. При перепечатке материалов и использовании их в любой форме, в том числе и в электронных СМИ, а также в Интернете, ссылка на "Итоги" обязательна.

Согласно ФЗ от 29.12.2010 №436-ФЗ сайт ITOGI.RU относится к категории информационной продукции для детей, достигших возраста шестнадцати лет.

Партнер Рамблера