«Это уже работает на мышах»: как ученые изобретают лекарство от рака — репортаж из лаборатории

В новосибирском Академгородке установлен памятник лабораторной мыши, которая вяжет нить ДНК. Это сделали в знак благодарности животным, которые помогают учёным изобретать лекарства от разных болезней. В честь наступающего года Крысы по китайскому календарю мы отправились в Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, где работают над лекарством от рака.

В институте нас встречает научный сотрудник Даниил Гладких. В лаборатории он устраивается на столе, где иногда спит, если эксперимент на мышах затягивается, и начинает кратко рассказывать о себе: закончил факультет биологии АГУ, а затем в аспирантуре Института цитологии и генетики изучал нейрогеномику поведения — то, какие гены ответственны за наше психическое поведение. На эксперименты для кандидатской диссертации у него ушло 300 крыс.

— С мышами легче и быстрее работать, но не так интересно. Крысы гораздо сложнее, у каждой есть свой темперамент, психика гораздо ближе к человеческой, а мыши — это просто кусок генотипа, они до секундочки одинаковые.

— Здесь, в лаборатории биохимии нуклеиновых кислот, группа ученых занимается тем, что пытается придумать лекарство от рака, — продолжает Даниил. — Мы пытаемся создать доставщик лекарства от рака на основе малых интерферирующих РНК. Это такие маленькие последовательности РНК, которые, попадая в организм человека, выключают у него на время определенные гены. Чтобы клетка не выводила раковую химиотерапию, мы выключаем у неё ген множественной лекарственной устойчивости, и это помогает лечить.

Как проходят эксперименты

Прибор, с помощью которого ученые изучают воздействие препаратов на мышей, называется «In vivo имиджер». В ответ на вопрос, почему на него приклеена бумажка с надписью «бордель», Даниил Гладких смеется:

— Потому что я его чиню постоянно. С ним каждый раз происходит какой-то секс. Этот чешский прибор помогает нам изучать животных. Мы их усыпляем, перекладываем в такой простенький переходник из линейки и скотча, и смотрим, как в живой мыши наше лекарство пошло в те или иные внутренние органы — всё это светится.

Вкалывают препарат в мышь внутривенно — в самую большую хвостовую вену. А вот усыпляют газом. Чтобы усыпить этих двух мышей, ушло около 30 секунд. Просыпались они тоже на наших глазах — буквально через две минуты их снова посадили в клетки поесть.

— Эти две мышки участвуют в большом проекте — мы пытаемся лечить хроническое воспаление легких (ХОБЛ), — продолжает рассказывать Даниил Гладких. –– Это большой грант на 3 года, над которым работают 4 института, в том числе в Москве. Спонсором выступает ОКБ «Сухой». У них на производстве много нанопыли металлов и количество легочных раковых заболеваний растет. Мы пробуем оценить, действительно ли это связано с пылями металлов в воздухе и можно ли как-то предотвратить болезнь и назначить какую-то терапию. Эксперимент начался несколько месяцев назад, поэтому мы ещё ничего не знаем.

Фабрика мышей

В виварии Института химической биологии и фундаментальной медицины на данный момент размножают пять линий мышей (а вообще их 12) и делают это под конкретные запросы учёных. В год на эксперименты уходит в среднем около 1000 мышей только из этого вивария (их в Академгородке несколько).

— Здесь пять линий мышей. У меня специальные заявки от ученых, и я уже соизмеряю, сколько нужно посадить самок, самцов, и размножаю. Чаще всего используются блэки. Сейчас в экспериментах будут балбы. Они идут и на токсичность, и на перитонит. Это очень хорошая модель для изучения онкологии — их специально выводили для этой работы, — рассказывает заведующая виварием Александра Григорьевна.

У мышей, как и у техники, свои модели — этих чёрных мышей C57BL/6 в обиходе учёные называют блэками. У них красивые округлые уши, как у Микки Мауса. Но, по словам Даниила Гладких, это одни из самых агрессивных мышей:

— Меня раза три цапнули за всю жизнь, и это всегда были блэки. Но по сравнению с линией особо агрессивных крыс в Институте цитологии и генетики они просто милашки. Там как только заходишь — мыши сразу кидаются на клетку. У них стоит такая большая железная бочка. Если крыса упадет на пол (а они достаточно хорошо прыгают, и зубы там сантиметра по два), ты запрыгиваешь в бочку и палочкой нажимаешь кнопку, чтобы пришел охранник. И работа там идет только в специальных перчатках, которые не прокусываются.

Лабораторные мыши стоят от 200 до 6000 рублей. Самые дорогие — это очень редкие мыши с какими-нибудь патологиями и заболеваниями. Их покупают в SPF-виварии, который расположен рядом.

У безыммунных мышей отдельный кабинет со специальными боксами — чтобы беречь от инфекций даже те несколько часов терминального эксперимента, что они проживут вне условий SPF-вивария. Даниил Гладких больше работает с иммунодефицитными мышами, потому что у них приживаются человеческие опухоли — иммунитет их не подавляет. Одна такая мышь стоит около 4000 рублей.

— Иммунодефицитных лысых мышей мы называем Фредди в честь Меркьюри. Они очень миленькие, мягонькие и даже когтями тебя поцарапать не могут. Они глуховаты немного, плохо видят, очень добродушные. С ними одно удовольствие работать, — говорит учёный. — После эксперимента мышка забивается смещением позвонков — мы разъединяем позвоночник, и она моментально умирает. Ей не больно, она ничего не понимает. Это самая быстрая, простая и безболезненная процедура.

Когда изобретут лекарство от рака и как наши мыши помогут?

Даниил Гладких объясняет, что лекарство от рака очень тяжело изобрести, потому что это не одно конкретное заболевание, которое вспыхивает в разных органах, тканях, системах органов.

— Это более 300 неожиданных изменений в клетках, в результате чего она становится раковой. У разных типов раков разная природа и лечить их можно совершенно по-разному. Мы сейчас пытаемся работать больше с лимфомами.

Очень сильные подвижки произошли во всех раковых заболеваниях, которые связаны с почками и печенью, — по той простой причине, что всё, что ты вводишь в организм, выводится из него через почки и печень. Всё накапливается там. А чтобы препарат дошел до опухоли в другом месте, нужно очень постараться и присоединять другие соединения.

Каждая группа ученых рано или поздно доковыряет свой конкретный тип рака. Впервые после 2013 года ожидается очень большой прорыв препаратов уже второго генеза на основе терапевтических олигонуклеотидов (фрагментов нуклеиновых кислот ДНК и РНК, мишенями для которых являются генотип инфекционных агентов или клеточные генетические программы опухолей). И как только это случится, подключатся большие фармацевтические компании, потому что появился рынок, появились деньги, разработки пойдут быстрее.

Работы по созданию терапевтических олигонуклеотидов могут успешно развиваться в России. Российские ученые лидировали в развитии этого направления в 80-е годы, и в стране сохранились сильные школы и специалисты, которые сейчас успешно работают в этой области. В России имеются и оригинальные технологии и приборы, необходимые для развития этого направления. Некоторые фирмы Новосибирска производят робототехнику для манипуляций с нуклеиновыми кислотами и оригинальные эффективные синтезаторы олигонуклеотидов, которые экспортируются в развитые страны, в том числе в США.

По обзорам в течение ближайших 20–30 лет будут побеждены практически все основные типы раков. С содроганием ждем, что появится потом. Потому что как только мы победили оспу — у нас появился СПИД, как только мы победили СПИД — у нас появился рак.

Эксперименты с лечением рака: «Фактически это уже работает на мышах»

В Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН стараются создать универсальный доставщик выключалки гена множественной лекарственной устойчивости. И тогда вместо трех курсов химиотерапии человеку нужен будет один и не такой интенсивный, чтобы выживаемость была на хорошем уровне.

— Химиотерапия — это хорошо, но убивает и здоровые клетки, а в раковых работает ген множественной лекарственной устойчивости, потому раковая клетка моментально выкачивает из себя всё лекарство. И поэтому нужны конские дозы химиотерапии, — говорит Даниил Гладких. — Она остается топорным и грубым методом, но достаточно действенным для большинства людей, поэтому учёные всё ещё разрабатывают новые химпрепараты. Можно, конечно, ждать прорыва на нашем фронте, но это примерно 10 лет, а 10 лет людей нужно чем-то лечить.

— Фактически это уже работает на мышах. Наша выключалка гена множественной лекарственной устойчивости заставляет его замолчать на время с 80-процентной эффективностью. В раковую клетку попадает порядка 14% от препарата — это очень большая процентовка. Есть еще возможности для улучшения, но это уже готово к испытаниям на людях.

Изобрели способ точно подобрать химиотерапию

В лаборатории биохимии нуклеиновых кислот разработали тест, который позволяет точно сказать, какая именно химиотерапия подходит больному. Как объяснили учёные, это позволит спасти очень многих людей — сейчас им назначают химиотерапию по протоколу на основании диагноза, поэтому часто приходится просто перебирать разновидности химии и искать максимально эффективное лекарство.

В этой работе не участвовали мыши, анализировались опухолевые клетки людей. Как рассказала научный сотрудник лаборатории, кандидат медицинских наук и врач-патоморфолог Александра Сенькова, это была совместная разработка с Новосибирским государственным медицинским университетом и Новосибирским гематологическим центром.

— Наш метод позволяет оценить чувствительность каждого конкретного пациента к ряду цитостатиков, к химиотерапии. Мы получили патент на изобретение — да, этот способ прогнозирования ответа пациента на химиотерапию может быть использован в клинической практике. Сейчас патент получен для пациентов с острыми миелобластными лейкозами. Дальше будем получать патент для пациентов с хроническими лимфолейкозами. О том, когда наработка будет использоваться в больницах, я сказать не могу. Это должно решаться на административном уровне, — говорит Александра Сенькова.

К новосибирским мышам приезжают из Манчестера и Осаки

По словам Даниила Гладких, учёные разных городов и стран часто работают в коллаборации друг с другом. Сейчас для экспериментов на наших мышах в Академгородок приезжают из Манчестера, Осаки и Москвы:

— У них очень долго проходят эксперименты на животных, поэтому им проще заключить с нами коллаборацию, сварить препарат и приехать сюда. Мы тоже к ним приезжаем и на месте проводим эксперименты. Здесь у нас животные в шаговой доступности — в SPF-виварии можно заказать и поработать с иммунодефицитными мышами, которые красивенькие, лысенькие и мягонькие, чтобы привить им человеческую опухоль и быстренько вылечить. В идеале прогнать эксперимент можно за 2–3 недели, SPF-виварий содержит все необходимое оборудование вплоть до томографа. У них же один эксперимент проводится полгода, потому что с разрешениями гораздо сложнее.

В бумажном бюрократическом плане мы работаем быстрее, но нас очень сильно тормозит отсутствие материалов, препаратов, различной химии, расходных материалов, потому что всё это иностранного производства — то, что там могут получить за два дня, нам приходится ждать 90–150 дней.

Правительства стран, несмотря на то что происходит в политике, заинтересованы в коллаборациях. Одна страна будет очень медленно и долго всё делать. Говорят: «Ладно, ученые могут работать совместно», — и дают на это гранты.

Иногда нам просто не говорят, что за соединение тестируют на наших мышах зарубежные коллеги. Часть закрыты проектами, часть идет под патенты, поэтому нас просто просят проверить биологическую токсичность — умрут мыши или нет, измерить определенные параметры. Это нормальная практика, потому что с нами связываются люди, которые работают примерно над одной и той же тематикой. Это всегда конкуренция за то, чтобы научная статья вышла раньше. Мы тестируем много противораковых лекарств, основанных на генной инженерии.

С какими ещё животными работают в Академгородке

Новосибирск — мировой центр разведения домашних лисиц. Они стали побочным результатом научного труда, который доказывал, что волк превратился в собаку благодаря отбору по поведению. Мы съездили на ферму домашних лисиц Института цитологии и генетики СО РАН, сняли на видео их поведение и поговорили с учёными об особенностях жизни с ручными лисами.