Что такое глиома и почему ее так трудно вылечить? Какие здесь имеются перспективные разработки в нашей стране и в мире? Есть ли связь между опухолями мозга и нейродегенерацией? Победим ли мы когда-нибудь рак мозга и как это можно сделать? Об этом рассказывает Галина Валериевна Павлова, заведующая лабораторией нейрогенетики и генетики развития Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, заведующая лабораторией молекулярно-клеточной нейрогенетики ФГАУ «НМИЦ нейрохирургии им. ак. Н.Н. Бурденко», профессор РАН.
Галина Валериевна Павлова. Фото Ольги Мерзляковой / Научная Россия
Галина Валериевна Павлова — доктор биологических наук, заведующая лабораторией молекулярно-клеточной нейрогенетики ФГАУ «НМИЦ нейрохирургии им. ак. Н.Н. Бурденко», заведующая лабораторией нейрогенетики и генетики развития Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, профессор РАН. Автор ряда разработок, полезных при трансплантациях в случае нейродегенеративных заболеваний человека, при терапии ишемического инсульта и травм головного и спинного мозга, а также для целей генной терапии. Автор более 140 статей и 19 патентов.
— Какого рода исследования ведутся в вашей лаборатории Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии?
— Мы занимаемся вопросами нейрогенеза. Это процессы, при которых из потомков незрелых нейральных стволовых клеток получаются зрелые нейроны, астроциты, олигодендроциты, то есть клетки нейрального ряда. Нам этот процесс необходим, чтобы мы развивались, учились, радовались, помнили, — масса всего, для чего нам нужна высшая нервная деятельность. Конечно, она нужна и для ходьбы, и для еды — все процессы контролируются мозгом. А мы исследуем тот процесс, который позволяет созревать новым клеткам в эмбриогенезе или во взрослом организме. При этом нам интересны еще и процессы патологии, связанные и с нейродегенеративными заболеваниями, с опухолями головного мозга.
— Как проходят эти исследования?
— У нас несколько направлений: молекулярная биология, клеточная биология, а еще мы работаем с животными. Иначе говоря, сначала процесс изучаем на уровне молекулярной биологии, потом проверяем его на клетках (in vitro). Если проведенный эксперимент подтверждает те или иные наши предположения, то мы можем дальше подтверждать это на животных. По-другому это называется исследования in vivo.
— Уже несколько лет вы заняты разработкой новых методов лечения глиомы. О чем идет речь?
— Речь о большом гранте в виде субсидии Минобрнауки, который объединил несколько институтов и который действительно посвящен лечению глиомы. Идея возникла при объединении разных специалистов — модная сейчас междисциплинарность. Мы не хвастаемся, у нас реально междисциплинарный коллектив, потому что объединились медицинские специалисты Института нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко, биологи и физиологи Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, химики и биоинформатики МГУ, биоинформатики и химики-синтетики Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова. А сейчас присоединились специалисты-химики, создающие конъюгаты, Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, специалисты-онкологи по ПЭТ/КТ из НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина. Это направление посвящено тому, чтобы попробовать разработать новые молекулы-аптамеры для терапии, диагностики и визуализации глиомы человека.
— Понятно, почему вы объединились с онкологами. Но зачем так много разных институтов?
— Наше объединение важно потому, что здесь мы можем проводить эксперименты на животных, в НМИЦ им. ак. Н.Н. Бурденко у нас есть опухоли человека, и из них мы создаем клеточные культуры, химики придумывают молекулы-аптамеры, биоинформатики разрабатывают биоинформатические библиотеки аптамеров, химики-синтетики синтезируют их и создают конъюгаты. Это единение получилось очень удачным. В основе его лежит удивительная молекула — аптамер. Основоположник этого направления в России — Алексей Михайлович Копылов из МГУ, который активно работает в нашей команде. Аптамеры — это одноцепочечные короткие ДНК- или РНК-молекулы, которые могут сворачиваться в 3D-структуру и способны, как ключ к замку, подходить к определенному белку. То есть возможно создать определенные ключи-аптамеры к замкам-белкам. Если этот белок — мишень на опухолевых клетках, то благодаря такой молекуле-аптамеру вы можете узнавать клетку, если привесите какую-нибудь флюоресцирующую молекулу. Тогда опухолевые клетки могут светиться.
К ним можно привесить радиофармпрепарат, и тогда это — препарат для ПЭТ/КТ, который будет улучшать визуализацию опухоли. Можно «пришить» к этому аптамеру терапевтически известную молекулу (конъюгат), и это будет таргетная терапия, конъюгат «побежит» исключительно в опухолевые клетки, не затрагивая здоровые, а это, как вы знаете, основная проблема химиотерапии. А можно сделать молекулу аптамера терапевтической, и она будет воздействовать на опухолевые клетки. Это направление мы ведем уже пятый год.
— И все это время получаете гранты?
— В 2020 г. мы получили 300 млн на три года, и команда на этом гранте объединилась. Потом был год безденежья, но мы не потеряли ни одного человека, все команды остались. В этом году мы получили следующий грант — 300 млн. В результате к концу этого гранта будут начаты доклинические исследования по таргетной терапии и начнутся доклинические исследования по удивительной разработке дифференцировочной терапии, которую мы придумали и разрабатываем как уникальный подход к лечению глиомы.
— Почему именно глиома?
— Потому что мы занимаемся нейронауками. Какие опухоли ЦНС самые злобные и агрессивные? Нейробластома и глиобластома. У глиомы есть четыре стадии злокачественности. Первая относительно легко удаляется, она доброкачественная. Там немного проблем. Со второй уже больше. Самая агрессивная и злобная — четвертая стадия. У человека вероятность жизни тогда 12–15 месяцев. Жанна Фриске, Дмитрий Хворостовский, Анастасия Заворотнюк были больны именно этой, самой тяжелой формой. У четвертой стадии глиомы есть другое название — глиобластома. Никто не может найти решение этой проблемы, несмотря на титанические усилия, и мы несколько лет назад решили взяться за эту проблему.
— Как это получилось?
— В те годы директор Института нейрохирургии Александр Александрович Потапов увлек этой идеей меня, занимающуюся совсем другими делами. Лаборатория у нас непростая: она была основана в Институте биологии гена РАН потрясающим нейрогенетиком Леонидом Ивановичем Корочкиным, членом-корреспондентом РАН, совершенно удивительным человеком — не только ученым-биологом, но и художником, философом, мыслителем. Он создал эту лабораторию. В 2006 г. он погиб. Но лабораторию мы сохранили, и в конечном счете ее в полном составе перевели в Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН. За это я бесконечно благодарна нынешнему научному руководителю института академику РАН П.М. Балабану.
У Л.И. Корочкина были хорошие отношения с А.А. Потаповым. Мы занимались нейродегенеративными историями (болезнью Паркинсона и др.). Когда Леонида Ивановича уже не было в живых, А.А. Потапов пришел и сказал: «Слушайте, попробуйте заняться глиомой, вы нам нужны». Я говорю: «Но мы же всю жизнь занимаемся нейродегенерацией!» А он: «Это то же самое, только с другой стороны».
— Как это?
— Нейродегенерация — это гибель нейронов. А глиома — это рост незрелых первичных клеток нервной системы. «Ты же смотришь, какие процессы приводят к нейродегенерации? — сказал мне А.А. Потапов. — Посмотри с другой стороны — какие процессы приводят к тому, что начинается аномальное деление вроде бы нормальных клеток». Мне эта идея понравилась, и мы начали этим заниматься. И оказалось, что это привлекло большое количество ученых разной направленности, организовалась очень сильная команда. И мне кажется, что мы можем достигнуть хорошего результата.
— А что такое дифференцировочная терапия, которую вы упомянули?
— К сожалению, на данный момент существует очень ограниченный вариант лечения глиомы. Это хирургическое удаление. Этим славится Центр нейрохирургии — там совершенно потрясающие нейрохирурги, я ими восхищаюсь каждый день. При этом важным аспектом выступает современная ПЭТ/КТ-диагностика, позволяющая визуализировать опухоль для ее более точного удаления. Во главе этого направления стоит Игорь Николаевич Пронин, феерический знаток своего дела и очень отзывчивый врач. В лечении также используется лучевая терапия. В центре есть киберножи, гамма-ножи, изумительные специалисты во главе с Андреем Владимировичем Галановым, которые сделали очень много. Да, это улучшает состояние пациента, но не вылечивает его. Опухолевые клетки остаются и потом начинают делиться, опухоль опять разрастается. Так же как и после хирургического удаления существуют рецидивы, потому что опухолевые клетки ползут в разные стороны и начинают образовывать новую опухоль. Химиотерапия тяжело переносится, потому что убивает и опухолевые, и здоровые клетки. Люди часто умирают от самой «химии», а не от опухоли.
Но и после «химии» остается определенный процент опухолевых нейральных стволовых клеток, которые дают начало новой опухоли. И много лет люди бьются с этим, ставя задачу убить эти опухолевые клетки. Все идеи не приводят даже к малейшему улучшению.
У нас появилась мысль, что надо зайти с другой стороны. Мы, нейрогенетики, занимались как раз нейродегенеративными заболеваниями. Может быть, именно поэтому в голову пришла такая идея: а давайте их не убивать.
Галина Валериевна Павлова. Фото Ольги Мерзляковой / Научная Россия
— Чтобы дать им созреть?
— Да. Дело в том, что опухоль состоит из незрелых клеток. Только незрелые способны делиться. А давайте попробуем их заставить созреть? И тогда они сами остановятся в делении. Самая большая проблема — рост опухоли. Если ты сможешь остановить их деление, то опухоль остановится. При этом есть 5% агрессивных опухолевых стволовых клеток, которые, как муравьиные матки, все восстанавливают. Если все муравьиное племя убить, то через некоторое время все вернется на круги своя.
— Значит, достаточно убить только эти агрессивные клетки?
— Но это очень сложно — сделать таргетность именно на 5% клеток. Нужно создать такую терапию, которая будет захватывать и их тоже. А когда вы смотрите любой маркер, который выбирается по классификации ВОЗ, то все это характерно для всех остальных опухолевых клеток, но не для опухолевых стволовых клеток глиомы. Следовательно, любое воздействие, акцентированное на этом маркере, не захватывает стволовые клетки опухоли. Вы убиваете дочерние опухолевые клетки, а остаются злобные «маточные» клетки, которые восстанавливают эту опухоль.
И мы разработали такой подход, который способен заставить дифференцироваться не только опухолевые клетки, но и опухолевые стволовые клетки глиомы. В рамках этого гранта при помощи аптамера и малых молекул мы либо заставляем клетки умирать при помощи апоптоза, что очень нетравматично для человека, потому что это естественный процесс гибели, либо выжившие клетки дифференцируются до зрелого состояния.
У нас этот вариант очень хорошо получается на клеточных культурах глиобластом пациентов, а также на животных моделях (крысах и мышах) с имплантированной глиобластомой, причем преимущество нашей команды в том, что, помимо междисциплинарного единения, у нас есть глубокая заинтересованность медицинских специалистов по нейрохирургии.
— В чем это выражается?
— Благодаря этой заинтересованности был сделан биобанк в Центре нейрохирургии, который состоит из двух частей. Одна часть обычная: замороженные опухолевые ткани. А вторая часть — из этих опухолевых тканей мы сделали клеточные культуры. У нас получились индивидуальные клеточные культуры для каждого пациента, на которых можно отработать тот или иной вариант терапии. Дифференцировочная терапия показала универсальность воздействия на опухолевые клетки глиомы разных пациентов in vitro (на клеточных культурах), а сейчас продемонстрировала хорошую эффективность на животных, мышах и крысах, со смоделированной опухолью мозга.
— Это означает, что не нужно разрабатывать какие-то индивидуальные препараты для каждого пациента, а есть некий универсальный способ воздействия на опухоль?
— Нет. Я считаю, что все надо разрабатывать. Есть проблема с низкой выживаемостью пациентов с высокозлокачественной глиомой, поэтому надо пробовать все. Мы не знаем, что из этого будет оптимальным, поэтому необходимо поддерживать любые направления. Я просто говорю о том, что это направление может решить задачу. По крайней мере, оно показывает себя как универсальное. Это здорово, потому что персонализированная медицина всегда развивается сложнее, она дороже, не всякий может себе это позволить. А если это будет универсальный подход, то он будет значительно доступнее. Мы надеемся, что он получится.
В рамках этого гранта еще разрабатывается улучшение ПЭТ/КТ-визуализации, нашей собственной, российской технологии с использованием аптамеров, конъюгированных с радиофармпрепаратом, позволяющей видеть границу опухоли. Основная проблема при хирургии состоит в том, что врачи не видят границы опухоли, где как раз расположены опухолевые стволовые клетки. Такая технология дает возможность визуализировать эти границы, зоны повышенной злокачественности.
А еще в рамках этого направления мы придумали, опять же с помощью аптамеров, как можно снизить миграционные свойства опухолевых клеток, чтобы они не разбегались из этой зоны, и как можно повысить чувствительность опухолевых клеток при лучевой терапии.
— Как же?
— Мы это разрабатываем с Андреем Владимировичем Галановым, и у нас очень хорошие результаты. С командами из ИБХ РАН и из НМИЦ нейрохирургии им. ак. Н.Н. Бурденко мы разрабатываем таргетную терапию. Это потрясающая идея — когда на аптамер «вешается» уже известная лекарственная молекула, аптамер приносит ее в опухолевую клетку и отщепляет лекарственную молекулу внутри клетки. Это чисто таргетное специфическое воздействие только на опухолевую клетку. Я надеюсь, что мы здесь достигнем хороших результатов. Для меня важный знак — то, что в нас поверил великий нейрохирург академик Александр Николаевич Коновалов.
— Вы все эти методы испытали на своих животных?
— Не все. Это разные направления, разные стадии готовности. Первое направление — терапевтический аптамер, дифференцировочная терапия, где мы дошли до животных, сейчас готовимся к доклиническим исследованиям. По радиофармпрепаратам в ПЭТ/КТ, я думаю, история будет дольше, потому что это сразу транслируется на человека. Хотя сейчас мы провели исследования на мышах и крысах вместе с НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина и показали эффективность визуализации, но пока еще не готовы дойти до доклинических исследований. По лучевой терапии тоже еще не очень к этому близки, пока работаем только на клеточных культурах. А вот по таргетной терапии к концу второго года мы выходим на доклинические исследования.
— Будут ли ваши методы работать и на других опухолях?
— Без сомнения будут. Когда мы готовили статью по дифференцировочной терапии, мы сделали большую глупость. Мы так гордились тем, что мы первые, а нас очень долго тормозил зарубежный журнал, гонял по рецензиям, и мы решили сделать препринт. Это такая система, когда ты туда загружаешь статью без журнала, как бы защищая свое первенство. Оказалось, что это колоссальная ошибка, потому что ты фактически открываешь свои результаты, не защищая их. И когда мы выпустили статью, нам повезло, мы успели, но другая команда, иностранная, вычитав нашу работу, сделала аналогичную, но на раке печени. Там стояли даже наши фразы из препринта! Они опоздали всего на месяц, вышли следом за нами.
— Как вы поняли, что это ваша работа? По совпадению терминологии?
— Потому что за время рецензирования мы очень много всего изменили, и статья вышла немного другая, с другим названием, другими понятиями, словосочетаниями. А они пользовались словосочетаниями и понятиями нашего препринта, ни разу не сославшись на нас. С их стороны это, конечно, некрасиво, но, с другой стороны, для нас это было знаком, что система работает для разных направлений. Единственное — надо подбирать для каждого заболевания другие молекулы, управляющие той или иной дифференцировкой.
— Они подобрали?
— Подобрали! У них был год, пока нас гоняли по рецензиям.
— А направление нейродегенеративных заболеваний вы забросили?
— Нет. В этом году мы получили грант РНФ. Это очень интересное направление, которое начал еще Л.И. Корочкин. Он заинтересовался нейротрофическими факторами. Есть такие маленькие белковые пептидные молекулы, способные управлять нейрональной дифференцировкой. Мысль была такая, что при нейродегенеративных заболеваниях гибнут нейроны и, может быть, есть такие молекулы, которые заставляют нейральные стволовые клетки делиться и давать новые нейроны или поддерживать зрелые нейроны в их жизнеспособности. Л.И. Корочкин много лет назад поставил это направление с нейротрофическими факторами в нашей лаборатории.
Мы нашли один нейротрофический фактор, который был очень интересен, потому что в свое время его пытались использовать для болезни Паркинсона. Есть такая компания Amgen, которая скупила по всему миру патенты на GDNF (глиальный нейротрофический фактор), для того чтобы сделать эту молекулу. Они прошли доклинические и первый этап клинических исследований, остановились на второй фазе и признали их неудачными, потому что увидели, что идет возврат заболевания и теряется эффективность. Довольно долго GDNF был заброшен всеми, а потом все поняли, что проблема была в том, что этот фактор на тот момент был плохо изучен. И многие специалисты начали исследовать GDNF снова.
— В том числе вы?
— Да. Оказалось, что с этого гена считывается не одна эта молекула, а несколько разных молекул, обладающих разными функциями. Ошибка Amgen была в том, что они взяли классический вариант белка GDNF, который не работает как SOS-молекула. Он работает как молекула, которая все время «включена» в течение нормального функционирования мозга. А в критических ситуациях она не работает.
Мы, вероятно, нашли молекулу, которая может работать в этих условиях, и сейчас ее разрабатываем и изучаем — насколько она функциональна и может быть панацеей для нейродегенеративных заболеваний.
— Не только при болезни Паркинсона?
— Мы занимаемся Паркинсоном и ишемическим инсультом. Мой заместитель Александр Владимирович Ревищин делает модельных животных с данными заболеваниями. Он уникальный специалист, который умеет создавать разные модели на животных с разными заболеваниями: болезнью Паркинсона, ишемическим инсультом, поражением зрительного нерва, опухолями головного мозга. Эти модели разработаны и функционируют в нашем Институте высшей нервной деятельности.
— Ишемический инсульт в последние годы научились неплохо лечить, если пациент попадает в так называемое терапевтическое окно. А вот что касается других нейродегенеративных заболеваний — болезней Паркинсона и Альцгеймера, — здесь нет никаких эффективных лекарств. Как вы думаете, какая перспектива у ваших методов?
— Мы фундаментальные специалисты. Но я всегда считала, что нельзя заниматься фундаментальным исследованием, если у него нет перспективы выхода на практику. Поэтому я тот человек, который все время пытается находиться между фундаментальными исследованиями и практическими разработками. В какой-то момент я даже участвовала в создании фирмы, которая пыталась разрабатывать препараты. В силу того, что я все время нахожусь «посередине», я не могу точно сказать, когда тот или иной препарат может «выстрелить» и стать терапевтическим. Я не фантазер. Но без веры в то, что это станет практической панацеей при том или ином заболевании, работать невозможно. Поэтому да, я верю, что это произойдет. Когда, не знаю.
— Мы научимся лечить опухоли мозга, болезни Паркинсона, Альцгеймера и все болезни вообще?
— Я в это верю. Просто в истории с глиомой я верю чуть больше, потому что это удивительное единение ученых, которых даже не остановило отсутствие денег, — люди продержались год и проводили исследования бесплатно! Я верю, что такой коллектив достигнет результата. И то, что у нас есть заинтересованные специалисты, говорит о том, что здесь есть шанс достигнуть результата. Я не знаю, как у нас это получилось, но то, что нам дали этот грант и во главе него встали именно медики, потому что руководитель гранта Дмитрий Юрьевич Усачев — директор Института нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко, и под него подтянулись фундаментальные исследователи, — вот это, как мне кажется, залог успеха. Мы, фундаментальщики, научились понимать, что нужно медикам. Они нам говорят: «Это нам интересно, это — нет, здесь попробуйте посмотреть». И мы учимся слышать друг друга. Когда ты умеешь слышать другого, тогда у тебя есть шанс достигнуть результата.
Название видео
Интервью проведено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Источник: scientificrussia.ru
