Поиск ингибиторов теломеразы в борьбе с онкозаболеваниями

Т.Е. Панасюк

nameназваниестатьи

Кафедра фармакологии и фармхимии ПГУ им. Т.Г. Шевченко г. Тирасполь, Приднестровье

  В последнее время борьба с онкологическими заболеваниями постоянно неходится в фокусе внимания исследователей всего мира. Опухолевые клетки бессмертны. Клеточная линия HeLa, которые используется в онкологических исследованиях была получена в 1951 году от пациентки из Балтимора Генриетты Лакс (Henrietta Lacks), страдавшей раком шейки матки. Уже более шестидесяти лет потомки этих клеток живут и делятся в сотнях лабораторий разных стран.

  Американский медик Л. Хайфлик заметил, что клетки человека умирают пройдя 40–50 циклов делений. Советский ученый М.А. Оловников выразил идею о том, что причина предела жизни соматических клеток заключена в особенностях полимераз, участвующих в процессах удвоения молекул ДНК. Таким ферментом оказалась теломераза, открытая К. Грэйдор и Е. Блэкбёрн (3), которая способна катализировать тандемные повторы ТТА GG на концах хромосом, количества их достигает сотен или даже тысяч.

  В теломеразе видят ключ к механизмам старения и использования ее ингибиторов для блокирования размножения раковых клеток. Теломераза – сложный фермент, состоящий из белковой части и РНК, содержащей шаблон AAUCCC – комплементарный теломеру. В результате продвижения фермента вдоль материнской цепи достраивается 5’ конец.

  В 2007 году открыта трехмерная структура теломеразы, которая состоит из обратной транскриптазы (TERT), теломеразной РНК (hTR или TERC) и дискерина (по две молекулы каждого из этих веществ).

  TERT – обратная транскриптаза, т. е. фермент, создающий одноцепочечную ДНК на основе шаблонной одноцепочечной РНК. Используя TERC, TERT добавляет повторяющуюся последовательность из 6-ти нуклеотидов 5’ TTAGGG к 3’ концу и работает как обратная транскриптаза после чего осуществляется дополнительная репарирующая репликация с застраиванием уже 5’ конца.

  Теломераза достраивает исчезнувшие теломеры в процессе деления клетки, за ее открытие и объяснение функционирования была присуждена Нобелевская премия в 2009 году Элизабет Блекберри, Кэрол Грейдер и Джеку Шостаку.

  В настоящее время установлено, что теломераза активна в эмбриональных стволовых и половых клетках, в то время как в соматических она неактивна, поэтому они теряя теломеры могут делиться приблизительно 50 раз. Активность теломеразы наблюдается в 90 % случаев от общего числа онкологических заболеваний и при подавлении функции теломеразы замедляется развитие широкого спектра новообразований.

  Регулирующая способность теломеразы при клеточном делении может быть использована в онкологии в виде применения ингибиторов для подавления теломеразной активности.

  Действие ингибиторов теломеразы может быть разным. Одни вещества воздействуют на белковую часть, другие нарушают структуру РНК – компонента теломеразы.

  Известны примеры использования координационных соединений Fe (III), Zn(II), Ni(II), Mn(III), Pt(II). В России по словам Вероники Скворцовой созданы точечные препараты для блокады развития опухолей. В 2016 году началась вторая фаза исследований первых отечественных препаратов, которые показали фантастический результат по устранению метастазирующих меланом. Одобрена заявка на патент Роспатента 2010113946 от МГУ и Сколковского института науки и технологии. Авторы патента Мажуга А.Г., Белоглазкина Е.К., Зверева М.Э., Зык Н.В. и др. В отличии от известных ингибиторов они блокируют только теломеразу, не действуя на другие ферменты, не связываются с ДНК с высокой константой ингибирования в низких концентрациях.

  Известно, что 3-азидо-3’-дезокситимидин является ингибитором обратных транскриптаз ,при действии которых клетки теряют бессмертие и погибают, но при этом должны исчезнуть белки р53 и рRb, участвовавшие в регуляции клеточного цикла ферментов репарации ДНК. Так как в теломере отсутствует цитидин, стало ясно, что его аналоги обладают свойством ингибиторов обратных транскриптаз, как например, 2’, 3’-дидезоксицитидин. Это открыло возможность использовать в виде ингибиторов, помимо отличных от них низкомолекулярных соединений, алкилированные нуклеозиды и производные гуанина.

  Матричная область hTR является мишенью для антисмысловых нуклеотидов. До 2015 года не было работ, посвящённых применению нуклеотидов в качестве ингибиторов теломеразы, препятствующих ее взаимодействию с ДНК. Дезоксирибонуклеотид, содержащий 2’,5’аденилат применили с целью не только связать, но и расщепить матричный участок теоломеразной РНК, вызвать апоптоз в глиоме шейки матки, раке простаты, мочевого пузыря и яичников в течение 4–5 дней. Таким образом, разработаны конструкции, способные селективно вызывать апоптоз.

  Теломеразу можно ингибировать и антисмысловой последовательностью к матричному участку теломеразной РНК. Так, её ингибировали антисмысловой РНК , содержащей 185 нуклеотидов ,она сократила теломеры в клетках НеLa за 23– 26 клеточных делений и вызвала апоптоз. Также действуют и нуклеотидные мелкие молекулы, выделенные из Streptomyces anulatus, которые будучи антисмысловыми, связываются с рибозимом и разрушают мишень. Экспериментально продемонстрирована зффективность ингибирования теломеразы 13-ю нуклеотидами, имеющими тио-фосфсроамидный остов и пальмитиновую кислоту на 5’ последовательности ТАGGTGTAAGCAA (Иметелстат). Природный ненуклеозидный ингибитор теломеразной активности аITEL1296 влияет на экспрессию генов белков теломеразного комплекса. Это показано ещё в 2012-м году в диссертации кандидата биологических наук Д.Д. Жданова. Инфицирование карциномы шейки матки рекомбинированным вирусом подавляет экспрессию специфических белков и через 12 часов отмечается подавление синтеза ДНК, индукция белка р53 и других подобных белков и развивается типичная картина клеточного старения. Таким образом, сделана попытка блокировать сборку теломеразы введением гена-мутанта.

  С раковыми клетками тяжело бороться, так как имунная система организма их не опознаёт как чужеродные. Однако, при функционировании теломеразы в клетке фрагменты обратной тран-скриптазы экспонируются на поверхности клетки и могут служить мишенью для имунного ответа. Установлен ряд пептидов (франментов белка hTERT), которые связываются с антигенами главного комплекса гистосовместимости, представленными на поверхности значительной доли лимфоцитов, в результате чего происходит специфическое усиление иммунных реакций против антигенного пептида.

  Разработаны конструкции, селективно вызывающие апоптоз, сделана попытка проведения селективной радиационной терапии. После введения в клетки транспортёра норадреналина под промотором hTR, злокачественные клетки стали избирательно накапливать радиоактивный мета-йодбензилгуанидин и погибать от радиационного повреждения.

  Используя генную терапию, вводят ген-мутант искусственный, либо «суицидный» под промотором, который активен в раковых клетках. При этом была показана быстрая гибель клеток. В этом случае в клетках не идет гликолиз и не может начаться экспрессия 70-и раковых генов.

  Возможно, в будущем вышеописанные ингибиторы будут использованы в терапии. Специалисты заранее предупреждают, что до создания новых препаратов, предстоит проделать еще очень большое количество работы. Продолжение следует.

doclvs.ru

Внимание! информация на сайте не является медицинским диагнозом, или руководством к действию и предназначена только для ознакомления.