, после которого клетки погибают или, во всяком случае, перестают делиться.
Однако раковые клетки научились обходить естественные ограничения, налагаемые пределом Хейфлика, – они обладают способностью делиться безостановочно. Двум замечательным ученым – Жоржу Кёлеру и Сезару Мильштейну – пришла в голову блестящая идея попробовать соединить здоровые В-клетки, производящие антитела, со злокачественными раковыми клетками. Так появилась на свет гибридомная технология.
Суть ее состоит в следующем. Лабораторное животное (обычно мышь или крысу) иммунизируют чужеродным белком (антигеном), к которому необходимо получить антитела. Затем из селезенки животного выделяют В-клетки, отбирают те, что производят нужные антитела, и с помощью нарушающего мембраны агента сливают их с бессмертными раковыми клетками. Эти гибридные клетки (гибридомы) разделяют и помещают по одной на питательную среду. Клетки, получившиеся в результате деления в каждой из них, будут потомками одного и того же гибридома, то есть клонами, и станут производить моноклональные (идентичные) антитела. Затем среди десятков получившихся клеточных линий ученые отбирают ту, чьи антитела лучше всего решают поставленную задачу (например, наиболее полно блокируют активность исходного белка), и дальше запускают ее в промышленное производство.
Коммерческие перспективы гибридомной технологии были очевидны с самого начала, и Жоржу Кёлеру и Сезару Мильштейну предлагали ее запатентовать. Ученые, вероятно, стали бы богаче Билла Гейтса, если бы приняли это предложение. А оно «проталкивалось» на самом высоком уровне. Сама Маргарет Тэтчер – «железная леди» Великобритании – высказала крайнее недовольство, когда британская компания National Research Development Corporation (NRDC) не смогла запатентовать эту технологию, ведь такой патент мог буквально озолотить британскую экономику.
Однако ученые опубликовали результаты своих исследований в общедоступном научном журнале и тем самым предоставили свободный доступ к ним всем желающим. И никогда не пожалели о своем решении. Мильштейн однажды прямо сказал назойливому журналисту, докучавшему ему вопросами об упущенных возможностях: «Нет, я не был несчастен, Маргарет Тэтчер – была». Прекрасная, практически рождественская история о научном бескорыстии и идеализме.
В 1984 году открытие Жоржа Кёлера и Сезара Мильштейна было отмечено Нобелевской премией с формулировкой «за открытие и разработку принципов выработки моноклональных антител с помощью гибридом».
В наши дни гибридомная технология позволяет производить любые необходимые антитела в промышленных масштабах. Конечно, эти лекарственные препараты никогда не будут такими же дешевыми, как условный «аспирин», но с каждым годом они становятся все более доступными широкому кругу людей. Использование моноклональных антител настолько многообразно, что ему можно было бы посвятить отдельную (и очень немаленькую) книгу. Однако я проиллюстрирую мощь этой технологии лишь одним примером из прикладной фармацевтики и несколькими из фундаментальной науки. Впрочем, в этой книге мы еще не раз будем говорить о том, как используются моноклональные антитела в иммунологии и медицине.
Большой проблемой молекулярной биологии долгие годы было выделение и очистка индивидуальных белков. В наши дни с помощью антител эта проблема решается просто и элегантно. Закажите в компании, производящей реактивы, антитела к белку, который вас интересует (или воспользуйтесь уже существующими, если речь идет о «популярном» белке вроде р53). А дальше просто забросьте в раствор «удочку» с этим антителом и «поймайте» нужный белок. Этот метод, названный иммунопреципитацией, далеко продвинул молекулярную биологию.
Второй вариант использования антител – «подсвечивание» интересующих нас клеток. На антитело можно навесить разные флуоресцентные (светящиеся) метки или красители. Тогда антитело к белку А будет светиться, скажем, желтым, а антитело к белку В – зеленым. Теперь представьте, что А и В – это не просто белки, а рецепторы, специфичные для определенных типов клеток, например В- и Т-лимфоцитов. Тогда первое антитело будет налипать только на В-клетки, а второе – только на Т-клетки. В результате под микроскопом эти два типа клеток будут светиться разными цветами. На этом подходе основаны две лабораторные технологии – иммуногистохимия и метод проточной цитометрии.
Иммуногистохимия позволяет нам точно идентифицировать разные клетки в тканях. Например, при биопсии распознать опухолевые клетки среди нормальных, чтобы понять стадию развития онкологического заболевания. Проточная цитометрия дает возможность автоматизировать процесс подсчета и сортировки разных типов клеток. Использование иммунных методов сделало классификацию клеточных типов более точной, например позволило различать под микроскопом те клетки, что выглядят одинаково, но обладают разными биологическими свойствами.
Представьте себе инопланетянина, который, изучая нашу планету и наблюдая исключительно одетых людей, определил их всех как «человеки». При этом у него, естественно, сразу возникло множество вопросов. Почему одни человеки таскают человеческих личинок на руках чаще, чем другие? Как объяснить, что одни человеки при встрече целуются, а другие лишь пожимают друг другу руки? И так далее… А потом ему наконец доставили генетические образцы с Земли, и он увидел, что человеки, оказывается, бывают двух генетических типов – ХУ (человеки-мужчины) и ХХ (человеки-женщины) – и у них совершенно разные репродуктивные роли. Разумеется, эта информация сразу объясняет множество явлений социальной и личной жизни земных человеков.
Примерно такое же прозрение наступило у биологов, когда с помощью иммунологических методов они смогли начать делить клетки на подтипы. Но каким бы важным ни было использование моноклональных антител в биологии, их рынок для лабораторного использования составляет лишь ничтожную долю от общего количества. Основной объем производимых антител – это лекарства, которые смогли победить болезни, до того считавшиеся неизлечимыми.
Глава 18ЛЕКАРСТВА НА ОСНОВЕ МОНОКЛОНАЛЬНЫХ АНТИТЕЛ. «ГЕРЦЕПТИН». ГУМАНИЗАЦИЯ АНТИТЕЛ
Спасая других, мы спасаем себя.
Открытие технологии получения моноклональных антител произвело настоящую революцию в фармакологии. Многие заболевания, особенно онкологические, связаны с нарушением межклеточных взаимодействий, за которые отвечают лиганды и рецепторы. Получив антитела к этим молекулам, можно воздействовать на разные сигнальные пути и корректировать их активность. Обычно приходится блокировать слишком активные сигнальные пути с помощью антител-антагонистов. Однако существует технология получения и антител-агонистов, которые, связываясь с рецепторами, активируют их. При этом антитела фактически играют роль искусственных лигандов, но более эффективных и стабильных, чем лиганды естественные. Такой подход используют, когда болезнь связана со сниженной активностью какого-то важного сигнального пути.
Сегодня рынок препаратов на основе моноклональных антител исчисляется десятками миллиардов долларов и продолжает расти. В качестве примера такой истории успеха хотелось бы привести историю разработки препарата «Герцептин» (трастузумаб), спасшего за последние десятилетия десятки, если не сотни тысяч жизней.
Как известно, самым распространенным онкологическим заболеванием у женщин является злокачественная опухоль молочной железы, в просторечии рак груди. Пока единственным способом его лечения оставалось хирургическое вмешательство, такая примитивная классификация опухолей (по месту локализации) вполне удовлетворяла медиков. Однако с появлением и бурным развитием химиотерапии врачам стало очевидно, что этого недостаточно. Внешне похожие опухоли демонстрировали различную чувствительность к лечению, разную частоту рецидивов и скорость роста. Стало понятно, что рак груди – это не одно заболевание, а целая группа. Развитие молекулярно-биологических методов позволило изучать опухоли на молекулярном уровне. На сегодняшний день онкологи выделяют по меньшей мере пять подтипов «рака груди», каждый из которых требует специфического лечения.
Один из наиболее агрессивных вариантов опухоли молочной железы связан с нарушениями в гене HER2. Этот ген кодирует мембранный белок, рецептор для факторов роста – молекул, управляющих клеточным делением. В норме в каждой клетке две копии этого гена (в 17-й паре хромосом, одна из которых от отца, другая от матери), однако в раковых клетках он часто амплифицирован и присутствует в десятках копий. В результате клетки с такой генетической перестройкой синтезируют в несколько раз больше этого рецептора, чем здоровые клетки молочной железы.
Клетки, синтезирующие небольшое количество рецептора HER2, делятся лишь изредка и сохраняют чувствительность к сигналам (от других рецепторов), блокирующим деление, то есть следуют «правилам внутреннего распорядка» организма. Раковые клетки, синтезирующие патологически много HER2, делятся как сумасшедшие и теряют чувствительность к сигналам, останавливающим этот процесс. Они буквально выходят из-под контроля. Опухоли с высоким уровнем HER2 агрессивны и малочувствительны к стандартной химиотерапии. Однако тот факт, что данный онкомаркер является рецептором, делал эту разновидность рака перспективным кандидатом для лечения с использованием антител. За разработку такого лекарства в 1980-х годах взялась американская фармацевтическая компания Genentech.
В 1989 году ученые из Genentech усовершенствовали процесс получения и очистки мышиных антител к человеческому белку HER2. Однако до создания лекарства было еще далеко. Не забывайте, что мышиные антитела (как и любые другие мышиные белки) – это чужеродные для человеческого организма молекулы. Являясь в нашем организме антигенами, они вызовут иммунный ответ и будут нейтрализованы «нормальными» (собственно человеческими) антителами. Так что лекарства из них не выйдет.