Новые открытия дают надежду на лечение рака без побочных эффектов
Ученые всего мира пытаются найти лекарство от рака. Только в США сейчас ведется более 210 проектов, связанных с лечением онкологических заболеваний, с совокупным годовым бюджетом более $116 млн. Мы проштудировали новейшие исследования и выяснили, какие открытия произошли за минувший год.
Что нового в науке о раке?
Главная проблема в лечении онкологических заболеваний состоит в том, что рак проявляет себя индивидуально у каждого человека, даже когда он поражает одну и ту же ткань. Эти межличностные различия определяют, будет ли конкретная терапия эффективно убивать рак и помогать пациенту.
Большинство ученых уверены, что причиной возникновения злокачественных опухолей являются мутации в клетках. На данный момент генетики составили список предполагаемых раковых генов — их идентифицировано порядка 1000, а в апреле 2021 года этот перечень пополнился еще 165 «виновниками».
Раковые гены были идентифицированы с помощью искусственного интеллекта. Всего компьютер проанализировал десятки тысяч различных сетевых карт для 16 различных типов рака, каждая из которых содержала от 12 000 до 19 000 точек данных. Эта работа немецких ученых открывает новые перспективы для таргетной терапии рака в персонализированной медицине, а также служит для определения биомаркеров.
Чтобы лучше понять, как развивается рак в человеческом организме, ученые из Гарвардской медицинской школы «отмотали» историю болезни назад для двух человек, у которых онкологическое заболевание было выявлено в 34 и 63 года. Исследователи реконструировали эволюцию их раковых клеток, проследив хронологию мутации, которая вызывает заболевание и выяснили следующее.
У более молодого пациента онкология началась с мутации в одной-единственной клетке в девятилетнем возрасте. А у более пожилого пациента злокачественный процесс запустился в 19 лет
За 44 года рак прошел в его организме большой путь, развившись из одной клетки до значительной опухоли.
«Изначально есть одна клетка, которая имеет мутацию. В течение следующих десяти лет там будет около 100 раковых клеток, — объясняет соавтор исследования Саханд Хормоз. — Но со временем их число растет экспоненциально и исчисляется тысячами и тысячами. У нас было мнение, что раку требуется очень много времени, чтобы стать явным заболеванием, но до сих пор никто не показывал этого так детально». Ученый отметил, что для него самое захватывающее — это думать о том, в какой момент можно заметить эти раковые опухоли. «Если пациенты приходят в клинику через 40 лет после того, как их мутация впервые развилась, могли ли мы поймать ее раньше? И можем ли мы предотвратить развитие рака до того, как пациент узнает о своем диагнозе?» — говорится в исследовании, опубликованном в марте этого года. Нет более сильного фактора риска развития рака, чем возраст: средний возраст пациентов по всем видам рака составляет 66 лет на момент постановки диагноза.
По последним данным, рак все-таки можно попытаться предотвратить. Одно из исследований показало, что один из восьми пациентов с раком имеет наследственные генетические мутации. Их можно выявить с помощью генетического тестирования — это поможет выбрать тактику профилактики, подобрать индивидуальные методы лечения рака, улучшить выживаемость и снизить риски онкологии у близких родственников. Ученые считают, что по крайней мере один из трех основных видов рака (27–39%) можно предотвратить, улучшив диету, физическую активность и состав тела. Речь идет о здоровом образе жизни и правильном питании.
В исследованиях, посвященных профилактике рака, фигурируют: средиземноморская диета, достаточное потребление грибов, снижение употребления мяса и сыра, отказ от жирной пищи, контроль за уровнем сахара и холестерина в организме, достаточный уровень витамина D, здоровый сон без ночных смен, лечение от патогенной бактерии H. pylori, которая обитает в желудках у половины населения Земли, здоровый микробиом. Как выяснилось недавно, к раку может приводить хроническое воспаление, вызванное инфекцией или такими состояниями, как хроническое воспалительное заболевание кишечника — оно связано с 25% всех видов рака. Женщины могут лучше защититься от рака яичников и эндометрия, если используют оральные контрацептивы. Правда, тут есть и негативный момент: при приеме оральных контрацептивов несколько возрастает риск рака молочной железы.
Новейшие данные раскрывают основные сложности лечения. В одном из исследований, вышедшем в апреле 2021 года, ученые ответили на вопрос о том, почему некоторые лекарства от рака излечивают мышей в лабораторных опытах, но не помогают людям в медицинской практике. Все дело в том, что человеческая опухоль и опухоль в грызуне не совпадают: в животном раковые клетки заражены мышиными вирусами и реагируют иначе. Поэтому результаты лечения выглядят многообещающими, а в дальнейшем препарат может оказаться неэффективным. Еще одно печальное открытие 2021 года: раковые клетки впадают в спячку, как медведи. Они могут затаиться и пережить суровую химиотерапию, а через несколько лет выйти из спящего режима. «Опухоль действует как целый организм, способный перейти в состояние спячки, сохраняя энергию, чтобы выжить», — пояснила исследователь и хирург Кэтрин О'Брайен из Онкологического центра принцессы Маргарет (Канада). О таком коварстве рака молочной железы уже заявляли ученые в 2019 году. Изучение этого механизма необходимо, чтобы справиться с проблемой рецидивов.
Прорывы в лечении
Лечение рака без побочных эффектов — заветная мечта всех онкологов мира. Ученые не первое десятилетие ищут альтернативу химиотерапии, которая, убивая опухоль, наносит ущерб здоровым органам. Кратко перечислим инновационные и экспериментальные методы, которые показали эффективность в лабораториях за минувший год и, вполне возможно, станут частью медицины ближайшего будущего.
Ученые из Университета Пердью (США) выделили противораковое вещество из кустарника Jatropha curcas — американского эндемика, произрастающего также в Африке и Азии. Растение издавна использовалось в народной медицине, а теперь оказалось эффективным оружием против ранее непобедимого белка BRAT1, который свойственен многим видам рака (груди, головного мозга, толстой кишки, простаты, легких и печени). Соединение, относящееся к семейству куркузонов, полученное из американского кустарника, может не только убить раковые клетки, но и остановить их миграцию. «Если мы сможем предотвратить метастазирование рака, пациент сможет прожить дольше», — говорят авторы исследования. Правда, есть одна техническая проблема: чтобы получить хотя бы четверть чайной ложки противоракового соединения, нужно как минимум 45 кг кустарника.
Биологи из Соединенного Королевства указали еще на одно вещество, которое способно останавливать рак: в природе оно содержится в мясе, бобовых и злаковых культурах и называется гексафосфат инозитола, или IP6. Ученые проверили его влияние на ген BMI1, который отвечает за деление некоторых типов стволовых клеток крови и нервной системы и связан с медуллобластомой — онкологическим заболеванием головного мозга. При развитии медуллобластомы активность гена BMI1 увеличивается и раковые клетки начинают активно делиться, но одновременно они становятся уязвимыми к IP6. Вещество оказалось способным останавливать рост опухоли и повышать эффективность противоракового средства цисплатина.
В 2021 году шотландские ученые из Университета Хериота — Уатта в Эдинбурге предложили удалять раковые клетки сверхточным лазером. Совет по исследованиям в области инженерных и физических наук выделил на эту разработку £1,2 млн. Лазерная установка позволяет хирургам уничтожать раковые клетки размером меньше человеческого волоса, не повреждая соседние ткани. Технология успешно опробована в терапии колоректального рака и скоро будет применяться для лечения рака мозга.
Еще одной альтернативой химиотерапии может стать метод паутины, разработанный в Институте исследований полимеров им. Макса Планка. Ученые придумали способ нарушить структуру раковых клеток, чтобы активировать механизм их саморазрушения. Своеобразная «паутина», растущая внутри злокачественных клеток, деформирует их изнутри. «Мы атакуем раковую клетку таким способом, от которого она не может защититься», — говорят авторы исследования.
Новая лучевая терапия была испытана в 2020 году и стала прорывом в области радиационных наук за три-четыре последних десятилетия. Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвине и Швейцарской университетской больницы Лозанны использовали сверхвысокую мощность дозы лучевой терапии для устранения опухолей головного мозга у мышей без побочных эффектов, которые обычно связаны с этой процедурой. «Вполне разумно ожидать, что через десять лет это может стать широко распространенным вариантом для пациентов с лучевой терапией во всем мире», — заявил один из авторов нового метода.
Система редактирования генома на основе CRISPR, за которую недавно дали Нобелевскую премию, оказалась эффективна в лечении метастатического рака. В этом убедились исследователи из Тель-Авивского университета: они разработали новую систему доставки липидов на основе наночастиц, которая специально нацелена на раковые клетки и уничтожает их с помощью генетических манипуляций.
«Это первое в мире исследование, доказавшее, что система редактирования генома CRISPR может быть эффективно использована для лечения рака у живого животного», — сказал профессор Дж. Пэр.
«Следует подчеркнуть, что это не химиотерапия. Нет никаких побочных эффектов, и раковые клетки, обработанные таким образом, никогда больше не станут активными»
«"Молекулярные ножницы" Cas9 разрезают ДНК раковой клетки, тем самым нейтрализуя ее и навсегда предотвращая репликацию», — добавил он. Выживаемость мышей при таком лечении увеличилась на 30% у особей с опухолями головного мозга — глиобластомой — и на 80% у особей с метастатическим раком яичников. Ученые специально взяли самые агрессивные и смертоносные виды рака, чтобы продемонстрировать потенциал "молекулярных ножниц" CRISPR. Теперь они планируют заняться раком крови. Кстати, большинство вакцин от COVID-19 сделаны по схожей технологии.
В том же Тель-Авивском университете в минувшем году опробовали еще одно экспериментальное лечение рака. Техника сочетает в себе применение ультразвука, внедрение в опухоль микропузырьков, которые прикрепляются к раковым клеткам и взрываются, и особого гена — активатора иммунной системы. Исследователи сравнивают микропузырьки с умными нацеленными боеголовками, которые при низкочастотном ультразвуке (250 кГц) активируются, создавая дыры в мембранах раковых клеток, обеспечивая доставку генов. Разрушение клеток достигало 80% опухолевых клеток, а оставшиеся уничтожал специальный ген иммунотерапии, который действовал как троянский конь и давал сигнал иммунной системе атаковать раковые клетки. «Большинство раковых клеток были разрушены взрывом, а оставшиеся клетки потребляли ген иммунотерапии через отверстия, которые были созданы в их мембранах, — объяснил один из авторов метода доктор Илович. — Ген заставил клетки вырабатывать вещество, которое активировало иммунную систему, чтобы атаковать раковую клетку. На самом деле у наших мышей опухоли были с обеих сторон тела. Несмотря на то что мы проводили лечение только с одной стороны, иммунная система атаковала и дальнюю сторону». Проведенное в течение двух лет исследование подготовило неинвазивную технологическую платформу для доставки генов в клетки рака молочной железы. По словам исследователей, в будущем таким методом можно будет лечить опухоли головного мозга и другие нейродегенеративные заболевания, такие как болезни Альцгеймера и Паркинсона.
Еще одно оружие против рака — инфракрасный свет — применили специалисты Нагойского университета. В сочетании с противораковым соединением этот метод оказался эффективным в лечении редкого типа рака легких — злокачественной мезотелиомы плевры. Он редко распространяется на другие части тела, но обычно диагностируется слишком поздно, что приводит к плохому прогнозу и очень ограниченным возможностям лечения.
Совершенствуются методы иммунотерапии, ведь иммунная система организма — это первая линия защиты от бактерий, вирусов или онкологических заболеваний. Некоторые типы рака развили искусство молекулярного обмана, чтобы избежать разрушения иммунной системой организма, — они научились имитировать нормальные клетки и производить сигнал «не ешь меня!». Ученые из Университета Миссури нашли новый способ помочь иммунной системе организма преодолеть этот обман. Инновационная иммунотерапия — это лекарство, которое, по сути, блокирует сигнал «не ешь меня!», исходящий от рака, и позволяет иммунной системе убить его. Решению этой задачи помог 50-летний штамм бактерий, которые в ходе лечения ученые могут генно-модифицировать под конкретного пациента.
Остается надеяться, что какой-то из этих способов станет не только удачным лабораторным опытом, но и действующей медицинской технологией, спасающей жизни людей. По данным ВОЗ, в 2020 году от онкологических болезней умерли 10 млн человек.