<< Предыдушая Следующая >>

Вакцина на основе «гена tag7» для уничтожения раковых клеток и профилактики их возникновения

При любой инфекции человека возбудитель – бактерия или вирус извне. Бактерия – прокариот, а раковая клетка – это клетка своего организма и эукариот. Эти резкие отличия вызывают иммунный ответ организма против возбудителей: В- и Т-лимфоциты распознают их по белкам-антигенам и уничтожают.

При повторном инфицировании организма эти возбудители будут сразу уничтожены, так как их уже «запомнила» иммунная система. Организм повторно реагирует на антигены возбудителя быстрее и эффективнее, чем в первый раз.

Иммунная система организма призвана сохранять «свое» и устранять «чужое», реагируя не на клетку, а на ее белки – антигены.

Но совсем иная картина, когда рак возникает от причины внутри этого же организма – раковой клетки, возникшей из нормальной клетки.

Проф. С.Л. Киселев (2003) говорит: «...иммунная система тут беспомощна, так как не различает в раковых клетках ?чужое?: ведь это свои клетки, почти родные».

К. Вентер (2000) объясняет это так: «дело в том, что сигнал о ?чужерод- ности? иммунная система получает от антигенов – особых молекул, находя- щихся на поверхности клетки. А поскольку антигены на раковых клетках

?свои?, то сигнала опасности организм не получает и иммунного ответа не воз- никает».

Вакцина от рака может быть эффективной только тогда, когда белки- маркеры на раковой клетке будут белками-антигенами. Выход для этого один: необходимо модифицировать поверхность раковой клетки чужими для иммунной системы организма пациента белками.

То есть искусственно создать на поверхности раковых клеток, взятых с помощью биопсии от пациента, чужеродный белок-антиген. Тогда иммунная система пациента сможет распознавать эти белки-антигены как чужеродные. Действуя на них, иммунная система будет уничтожать их носителей, т.е. раковые клетки.

Но это означает, что мы будем лечить уже рак, а это не просто даже с помощью вакцины.

Известно, что при введении в клетку какого-либо гена, в ней будет синтезироваться кодируемый геном белок. Если этот белок – цитокин, то такая раковая клетка вызовет ответ Т- и В-лимфоцитов иммунной системы (Г.П. Георгиев и соавт., 2003).

Часто в практике в качестве цитокина используют: GM-CSF – стимулятор образования колоний гранулоцитов и макрофагов, а также IL-2, IL-12 и др.

Под влиянием цитокина раковая клетка атакуется антигенпрезентирующимися клетками – дендритные клетки, макрофаги и В-лимфоциты. Такая клетка захватывает белок-антиген и расщепляет его до пептидных фрагментов, которые связываются внутри клетки с молекулами HLA I класса и представляются Т-лимфоцитам. Они после «обучения» распознаванию антигенов раковой клетки становятся цитотоксическими Т-лимфоцитами, и, атакуя их, уничтожают раковые клетки.

Вначале путем биопсии опухоли берется из нее фрагмент. Из его клеток выращивают на питательной среде колонию раковых клеток. Методом трансфекции вводят в эти клетки ген, кодирующий данный цитокин, с промотором, регулирующим экспрессию данного гена. Затем эти модифицированные раковые клетки облучают и вводят обратно, в организм пациента. В организме они синтезируют цитокин, и цитотоксические Т-лимфоциты находят по белкам- антигенам раковые клетки, в том числе клетки метастазов, и уничтожают их.

Проф. С.Л. Киселев и его группа под руководством акад. Г.П. Георгиева (1998) впервые открыли «ген tag7» у человека, который кодирует белок Tag-7, клонировали его, изучили структуру и структуру его белка. Это новый ген и новый белок.

Об этом гене и его продукте – белке Tag7 стало известно следующее.

1. B подавляющем числе раковых клеток разного типа ген не экспрессируется, т.е. его иРНК нет среди иРНК в этих раковых клетках. Другими словами, с возникновением раковой клетки любого типа этот ген «не связан».

2. Ген экспрессируется в различного типа лимфоцитах, «причем его белок – Tag7 образуется только в части этих клеток», и преимущественно локализуется на наружной мембране клеток.

3. Белок гена выявляется в разных клетках – макрофагах и других типах клеток «в зонах на границе с окружающей организм средой».

4. Белок гена отсутствует в большинстве раковых клеток, но он имеется в клетках стромы опухоли, а также в межклеточном пространстве, т.е. это секретируемый во внешнюю среду белок.

Изучение свойств белка – продукта гена tag7 выявило следующее:

1) Инкубация разных типов раковой клетки с культуральной средой, содержащей белок Tag7, показала, что этот белок токсичен для раковых клеток: значительная часть клеток-мишеней подвергается апоптозу, «такая гибель клеток под влиянием Tag7» достигает максимума уже через 6 часов.

2) Высокая цитотоксичность белка Tag7 создает трудности при работе с ним.

При трансфекции нормальных клеток в культуре геном tag7 с промото ром в случае синтеза ими большого количества белка Tag7, такие клетки в скором времени от него погибали. Только клетки с низким уровнем синтеза белка, способны нормально жить в культуре.

3) Подавление роста опухоли при экспрессии ее клетками, введенного в них гена tag7.

Было отобрано две группы раковых клеток: контрольная без модификации геном tag7, а другая группа – с модификацией этим геном под контролем промотора.

Произведена перевивка раковых клеток подкожно в область бедра изогенным мышам. В контрольной группе возникли опухоли, они быстро росли и через 1-1,5 месяца мыши погибали.

Опухоли из модифицированных раковых клеток «росли в несколько раз медленнее и даже через 4 месяца размеры их не достигали размеров опухолей контрольной группы, которые они имели через месяц». Кроме этого, у «большинства мышей в этой группе через более длительные сроки опухоли рассосались».

Изменялся и характер роста опухоли. В контрольных опухолях уже через две недели возникали некрозы, а в опухолях, из клеток, синтезировавших Таg7, некроза не было.

Используя антитела против Tag7, ученые установили, что «подавление роста опухоли непосредственно связано с образованием белка Таg7».

4) Ингибирование роста немодифицированной опухоли у мышей трансфецированными геном tag7 раковыми клетками. Для этого в одно бедро мыши прививали трансфецированные геном tag7 раковые клетки, а в другое бедро – клетки немодифицированной опухоли, «которые служили моделью метастаза».

И в этом случае модифицированные раковые клетки подавляли рост отдаленной немодифицированной опухоли. Степень подавления роста опухоли была от «почти полного подавления до умеренного эффекта».

При введении животному немодифицированных раковых клеток вблизи от привитых трансфецированных геном tag7 раковых клеток, рост опухоли из этих клеток подавлялся. При этом в раковых клетках резко снижалось количество делящихся клеток, и во многих раковых клетках возникал апоптоз. Через несколько месяцев опухоли рассасывались – за счет апоптоза, а опухоли без введения в ее клетки гена tag7 быстро росли, и животное погибало через месяц.

5) Роль гена tag7 в защите против раковых клеток.

Цитотоксические Т-лимфоциты распознают раковые клетки в организме животного по наличию на раковой клетке чужеродного белка Tag7 и атакуют их.

При контакте таких активированных цитотоксических Т-лимфоцитов с раковыми клетками, они выделяют токсические белки, которые вызывают апоптоз в раковых клетках.

Токсические белки присутствуют в среде в очень малом количестве, среди них был обнаружен белок Tag7. Антитела против белка Tag7 подавляли токсичность на 90%.
Отсюда ясно, что токсичность вызывается в основном белком

Tag7, выделяемым цитотоксическими Т-лимфоцитами.

6) Профилактическое действие нежизнеспособных раковых клеток, синтезирующих белок Tag7.

Для этого были использованы клетки меланомы мыши, в них ген tag7 не экспрессируется.

Одну группу мышей иммунизировали клетками меланомы, в которые не вводили ген tag7. Другую группу мышей иммунизировали клетками меланомы, в которые ген tag7 с промотором был введен с помощью липосом. Такие клетки экспрессируют ген в течение нескольких дней, а затем обычно погибают. Через неделю мышам обеих групп подкожно прививали клетки мышиной меланомы.

Вакцинация немодифицированными клетками меланомы «никакого влияния на рост у животного перевитой меланомы не оказывала». Зато рост привитой такими клетками меланомы у мышей, иммунизированных модифицированными клетками меланомы, сильно подавлялся: «у части мышей опухоли из этих клеток вообще не возникали, а у других рост меланомы был замедлен».

Для дополнительного контроля, ученые модифицировали также клетки меланомы введением в них гена наиболее эффективного цитокина, стимулирующего образование колоний гранулоцитов и макрофагов, т.е. GM-CSF.

Оказалось, что профилактическое действие белка Tag7 было даже более сильным, чем у GM-CSF.

Результаты изучения гена tag7 и свойств его продукта – белка Tag7 позволило ученым создать на основе гена ДНК-вакцину для лечения рака. Это было тщательно проверено при лечении рака в опытах на мышах. Вот ее основные этапы.

1. Мышам подкожно вводятся раковые клетки. Из них возникает рак. Без лечения такие мыши погибают от рака через несколько недель.

2. В такие раковые клетки методом трансфекции в культуре вводится ген tag7 вместе с промотором. Для этого в питательную среду добавляют ген tag7 или вводят в составе липосом, либо заражают клетки вирусом, содержащим этот ген с промотором; модифицированные клетки облучают для инактивации размножения – это ДНК-вакцина.

3. Мышам с раковой опухолью делается прививка вакцины подкожно инъекцией ее. Клетки вакцины продуцируют белок Tag7. Этот белок-антиген появляется на поверхности раковых клеток. Так как для организма мыши этот белок чужеродный, то иммунная система узнает этот белок, и вырабатывает ответ и на него, и на раковые клетки – носители белка, уничтожая их. Иммунный ответ будет в виде антител через активацию В-лимфоцитов и выработку цитотоксических Т-лимфоцитов.

Введение такой вакцины, раковые клетки которой синтезируют цитокин Tag7, не просто активирует иммунную систему мыши, но вынуждает ее прицельно атаковать раковые клетки. Это приводит к подавлению роста рака у мышей, во многих случаях опухоли рассасываются за счет апоптоза раковых клеток от токсического действия на клетки белка Tag7. У мышей вырабатывается иммунитет против того типа раковой клетки, которая входит в состав вакцины. Повторная прививка тех же раковых клеток, против которых применялась вакцина, ведет к отторжению их. Но «в случае прививки раковых клеток, другого типа, защита отсутствует».

Этот метод лечения рака и предупреждения рецидива рака в опытах на мышах дал очень хорошие результаты, что позволило применить его в клинической практике. При этом ученые считают важным разработку методов введения гена tag7 или его белка «непосредственно в опухоль, минуя этап работы с раковыми клетками вне организма». Для этого могут быть использованы раз ные средства их доставки – липосомы, вирусы и др. (Рис.1).

Рис.1.

Схема генной вакцинотерапии рака

(рис. и цит. по: Г.П. Георгиев и соавт., 2003).

«Сделан прорыв в лечении рака», так называется статья в «Интернет» о начале клинических испытаний первой, разработанной в РФ вакцины от рака на основе «гена tag7», открытого группой наших ученых во главе с акад. Г.П. Георгиевым. Так как материал в статье изложен кратко, но конкретно, мы цитируем его почти дословно.

«Вакцина, полученная методами генной инженерии, вырабатывает иммунитет против конкретного вида опухоли».

«Речь не идет о профилактических прививках здоровым людям. Вакцина может уничтожить уже имеющуюся в организме опухоль, а также предотвратить повторное ее возникновение и появление метастазов, т.е. распространения раковых клеток по всему организму у больных, перенесших операцию по удалению опухоли. Проводимая сейчас первая стадия клинических испытаний в онкологическом центре РАМН должна показать, что такие вакцины, по крайней мере, безопасны. Уже получены обнадеживающие результаты по лечению меланомы – одного из видов рака кожи. Фактически это первые в нашей стране клинические эксперименты по генной терапии, которые уже несколько лет ведут в Европе и США.

Вакцина, разработанная в Институте биологии гена РАН, основана на генетическом модифицировании опухолевых клеток. Ученые нашли, а затем клонировали ген белка Tag7, который может уничтожать раковые клетки. В здоровом организме такие белки должны вырабатывать клетки иммунной системы – лимфоциты – в ответ на попадание в организм чужеродных клеток, в том числе и раковых. Однако раковые клетки организм иногда принимает как ?свои?, и иммунный ответ, призванный их уничтожить, не развивается.

Именно эту ошибку исправляет вакцина. Чтобы добиться реакции пораженного организма, берут кусочек опухолевой ткани, вводят в него ген белка- убийцы, а затем эту ткань возвращают в организм человека. В результате иммунная система ?учится? распознавать и убивать раковые клетки сначала в оп- ределенном месте, а затем во всем организме в целом.

Предварительные эксперименты на животных показали, что иммунитет к определенному виду рака под действием вакцины возникает в 70% случаев. У животных, которым удаляли опухоль хирургически, она повторно появлялась в три-четыре раза реже.

Для ?размножения? генетически измененных клеток в изъятой из организма опухолевой ткани требуется 2-3 месяца. Чтобы не упускать драгоценное для ракового больного время, можно пересаживать ткань с модифицированными клетками, ранее полученную от другого больного. Сейчас в онкологическом центре началось создание ?банка данных? модифицированных опухолевых кле- ток меланомы, которое позволит каждому пациенту подобрать ткань, совмес- тимую с его организмом».

В связи с этой целью, проф. С.Л. Киселев (2003) говорит: «Задача эта могла быть решена, если бы в опухолях разных больных содержались одинаковые белки, которые иммунная система воспринимала как чужеродные и уничтожала вместе с опухолями. И ученые нашли такие белки, исследовав огром ное количество больных, – те же самые маркеры, опухолевые антигены.

Оказалось, что «в отличие от самих раковых клеток, которые индивидуальны у каждого больного, маркеры одинаковы у 70% пациентов. А значит и иммунная система этих больных, активированная вакциной, будет реагировать на маркеры одинаково».

«Правда, речь не идет об универсальной панацее – от всех видов рака», – говорит ученый. – Да, очевидно, это и невозможно: в отличие от других болезней этот недуг разнообразен, и каждый его вид имеет свои специфические особенности».

В настоящее время используются две схемы вакцинации от рака: 1) аутологичная, т.е. пациенту вводят его же раковые клетки, генетически модифицированные с помощью гена tag7, и 2) аллогеничная, т.е. используются не свои, а модифицированные раковые клетки геном tag7 от других пациентов, которые уже получали эту вакцину.
<< Предыдушая Следующая >>
= Перейти к содержанию учебника =

Вакцина на основе «гена tag7» для уничтожения раковых клеток и профилактики их возникновения

  1. Вакцина на основе дендритных клеток для поиска и уничтожения раковых клеток
    Даже солидный рак с размера узелка 2 мм или даже 1 мм в ткани для пациента уже является болезнью всего организма. Так как каждая его клетка – это клетка-организм, то для излечения от рака необходимо уничтожение всех раковых клеток. Но прежде надо найти каждую раковую клетку в организме среди нормальных клеток. Этого можно добиться с помощью вакцины. Рак – не одно целое, а незримое
  2. Ксеновакцина – метод профилактики возникновения раковых клеток и их уничтожения
    Термин ксеновакцина (от греч. xenos – чужой + вакцина – от лат. vaccinus – коровий) означает препарат, применяемый для профилактики и лечения, в данном случае рака. Для излечения любого типа рака необходимо уничтожение всех раковых клеток в организме пациента. Но достичь этого традиционными методами лечения – хирургия, лучевая терапия и химиотерапия – не удается, так как эти методы неадекватны
  3. Вакцины – основное средство поиска и уничтожения раковых клеток
    Рак – не одно целое, а расселяющиеся по всему организму пациента потомки раковой клетки-организма с образованием метастазов. Это причины того, что для уничтожения раковых клеток необходим иммунный вариант лечения, т.е. системное воздействие. Раковая клетка несет на своей наружной мембране антигены, по которым ее может распознавать иммунная система и уничтожать. Основным средством иммунного
  4. ДНК-вакцина – новый способ поиска и уничтожения раковых клеток
    Идея использования иммунных средств для излечения от рака и попытки ее реализации принадлежат американскому хирургу У. Коли (W. Coley) и отно- сятся к концу XIX века. Однако интерес к иммунным средствам угас на многие десятилетия, так как начали применяться: хирургический метод лечения солидного рака, а позже – лучевое лечение и с 1940 г. – химиотерапия. Проф. А.Ю. Барышников (2004)
  5. РНК-вакцина – новый способ поиска и уничтожения раковых клеток
    Стандартная лучевая терапия и химиотерапия рака не различают раковые клетки от нормальных клеток, что приводит к гибели последних. То есть оба вида лечения с тяжелыми побочными эффектами и не уничтожают все раковые клетки в организме пациента. Раковая клетка отличается от нормальной клетки наличием на своей поверхности белков-антигенов. При сравнении белков, синтезируемых раковой и нормальной
  6. Нарушения в передаче сигнала к делению в раковой клетке: но- вые мишени для уничтожения раковых клеток
    Стандартные лекарства против раковых клеток действуют на них через повреждения их ДНК. Но при этом такое же действие их и на здоровые клетки организма пациента. То есть эти лекарства неизбирательные, с тяжелыми побочными эффектами. Для избежания этого, ученые долго искали новые мишени для лекарств, чтобы уничтожать только раковые клетки. Их нашли в «участниках» передачи сигнала к делению в
  7. «Малые интерферирующие РНК» – «выключатели» гена и сред- ство для ингибирования пролиферации раковых клеток
    В клетке каждого типа организма одинаковый набор генов. Но только часть из них работает. Причем в одном типе – одни, а в другом типе клетки – другие гены. Мы еще не знаем, какие гены в клетке разного типа включены, а какие нет. Включение или экспрессия гена – это синтез копии его кодирующей цепочки – иРНК, а по ней как на матрице синтез белка в рибосоме клетки. Этот процесс происходит в
  8. Вирусы – естественное средство для уничтожения раковых клеток любого типа
    Для излечения от рака необходимо уничтожить все раковые клетки, где бы они ни оказались в организме пациента. Для этого нужен такой способ лечения, который позволяет решить две задачи: 1) разыскать раковые клетки среди нормальных клеток организма и 2) уничтожить каждую раковую клетку, и при этом не повредить здоровые, т.е. нормальные клетки. Оказалось, что есть вирусы – «онколитические». Они
  9. Апоптоз и пути его применения для уничтожения раковых клеток
    Это необычное явление впервые заметил древний врач К. Гален (131-203гг. н.э.). Он наблюдал листопад с деревьев осенью: листья опадают с живой ветки, а если ее сломать, то листопад прекратится. Из этого К. Гален сделал выводы: 1) листопад – это преднамеренное самоубийство; 2) листья убивают сами себя, так как при наличии их зимой, снег сломает ветки. Это явление он обозначил термином апоптоз.
  10. Участие гемопоэтических клеток костного мозга в процессе мета- стазирования: новые мишени диагностики метастазов раковых клеток и их уничтожения
    Причины, по которым раковые клетки могут покидать первичный очаг рака и мигрировать в другие части тела, до конца не изучены. Многие жизни можно будет спасти, если удастся останавливать этот процесс. До сих пор считалось, что место образования метастаза определяется тем, в какой орган или органы с потоком крови попадает раковая клетка или клетки из первичного очага рака. Из нее за счет деления
  11. Стволовые клетки – естественное средство поиска и уничтожения раковых клеток
    При раке его клетки способны проникать в окружающие здоровые ткани и распространяться по различным органам, где создают новые очаги рака – ме- тастазы. Если рак возникает из одной раковой стволовой клетки, то излечение его немыслимо без уничтожения всех его раковых стволовых клеток- потомков в организме пациента. Для уничтожения каждой раковой клетки прежде требуется ее найти среди
  12. Методы уничтожения раковых клеток
    Методы уничтожения раковых
  13. Клеточный цикл. Молекулы-регуляторы клеточного цикла открывают пути к диагностике и уничтожению раковых клеток
    В организме взрослого человека 5•1013 (В.Н.Сойфер, 1998) или 5•1014 (В.Тарантул, 2003) клеток. Каждая клетка любого типа – это часть своей ткани и организма в целом. Раковая клетка в организме человека – это уже не часть ткани и своего организма, а самостоятельная клетка, отделившаяся от них. Это клетка- организм. Деление клетки – это основное свойство и признак того, что она
  14. Моноклональные Т-клеточные рецепторы (мТКР) – основа к созданию нового класса «препарата–уничтожителя» раковых клеток
    Поверхность мембраны живой клетки усеяна белками, часть их связана с углеводами. Среди них – белки-рецепторы и белки-маркеры. Первые исполь- зуются клеткой для обмена информацией между клетками, а вторые служат для идентификации клеток. На поверхности раковой стволовой клетки имеются белки, которых нет на нормальной клетке данного типа. Это фетальные белки-маркеры и белки измененных
  15. ДНК-чип для диагностики раковых клеток первичной опухоли и микрометастазов по плазме крови от пациента
    Так как диссеминация раковых клеток начинается с узелка из этих клеток в 1-2 мм в диаметре, то излечение рака возможно лишь на пути его ранней диагностики. В XXI в. станут известными основные гены-маркеры и белки-маркеры, превращающие нормальную клетку в раковую. По ним будет проводиться ранняя диагностика раковых клеток. Ранняя диагностика рака – это диагностика его начала. Еще важнее
  16. Методы для ранней диагностики раковых клеток
    Методы для ранней диагностики раковых
  17. Ангиогенез и лимфангиогенез и их ингибирование для подавле- ния пролиферации раковых клеток первичного рака и метастазов
    Из раковой стволовой клетки за счет деления вначале в ткани, образуется скопление клеток-потомков виде узелка размером 1-2 мм. Дж. Фолкмэн (D. Folkman, 1970) из США учел тот факт, что когда идет рост рака из узелка, клетки в его середине начинают отмирать, а те, что снаружи, интенсивно делятся. У него возникла идея, что для роста рака должна заново, т.е. de novo, создаваться сеть кровеносных
  18. Белковый чип для диагностики раковых клеток первичной опухоли и микрометастазов по сыворотке крови пациента
    Второй путь ранней диагностики раковых клеток по белкам на поверхности раковых клеток. Раковая клетка отличается от нормальной клетки того же типа по составу синтезируемых ею белков. Эти белки – продукт «поломок» в генетическом материале нормальной клетки, превратившие ее в раковую. Наличие их – признак того, что ген или гены, вызывающий перерождение нормальной клетки, начал свою
  19. Биочип или микроматрица – устройство для ранней диагностики раковых клеток, слежения за лечением рака и контроля излечения
    Биочип – это организованное размещение молекул ДНК или белка на специальном носителе – «платформе». Платформа представляет из себя пластинку площадью всего 1 см2 или чуть больше. Она сделана из стекла или пластика, либо из кремния. На ней в строго определенном порядке может быть размещено множество молекул ДНК или белка. Отсюда и присутствие в термине слова – «микро». На биочипе можно
Медицинский портал "MedguideBook" © 2014-2019
info@medicine-guidebook.com