Оригинал статьи

«СОРАН info»

от 11.03.2014 г.

Аптамеры, светящийся белок и рассеянный склероз: как это есть на самом деле


Так сложилось, что наибольший резонанс в обществе вызывают новости и статьи о достижениях и разработках, связанных с медициной. Это понятно: собственное здоровье и здоровье близких интересует человека сильнее всего. Однако и разочарование в случае несоответствия громких заголовков действительности бывает соответствующей мощи, что, впрочем, тоже очевидно: поманили обещанием вылечить, например, рак, а выяснилось… «Ох, эти ученые! Ничего-то они не могут!» — подобные комментарии можно встретить достаточно часто. На примере недавно начатой работы, связанной с ранней диагностикой рассеянного склероза, мы решили показать: свою часть задачи исследователи выполняют на самом, как в таких случаях говорит председатель СО РАН академик Асеев, высоком уровне.

Если изобразить процесс в схеме, то она получится примерно такой: от нашей реальности и нашего времени поступают определенные вызовы, на которые реагируют ученые. Как правило, их компетенции распространяются на получение фундаментальных знаний по поводу работы тех или иных природных механизмов. Дальше идут поиски практического применения всего этого массива информации. Затем — наработка статистики in vitro и in vivo, определение протоколов, например, для диагностики и только потом (если все будет хорошо) — передача технологии «под ключ». Информация о результатах исследований, главным образом, попадает в СМИ на уровне выяснения принципиальной возможности делать именно так, а не иначе. Вот и получается: с одной стороны — да, ученые сумели выяснить, как определить — в нашем случае — рассеянный склероз на ранних стадиях. С другой — до окончательного итога остается еще несколько лет и грантов.

Итак, сейчас на руках у исследователей (это совместная работа Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и красноярского Института биофизики СО РАН) есть «сборная» система из специального аптамера и светящегося белка — обелина. Как это было получено? «Мы берем так называемую библиотеку: это много-много молекул РНК, и все они с разными последовательностями, — объясняет научный сотрудник ИХБФМ СО РАН кандидат химических наук Мария Александровна Воробьева. — Есть шанс, что среди них найдется такая, которая сможет специфично связываться с аутоантителами, характерными для рассеянного склероза». Ученые берут последние, путем довольно долгой процедуры выделенные из крови больных, и используют их в качестве мишени в процедуре отбора. Получается, если хотите, такой своеобразный конкурс для молекул РНК: их огромное разнообразие добавляется к посаженным на стенки пробирки «членам жюри», которые и определяют, какие из последовательностей лучше с ними взаимодействуют. Прошедших первый тур исследователи оставляют, остальные — отбрасывают. «Затем мы проводим амплификацию — то есть, увеличиваем количество выбранных молекул — и по той же схеме начинается следующий раунд. На каждом этапе у нас остаются все более специфичные частицы, то есть, те, которые могут хорошо «зацепляться» за мишень. Итог — через десять итераций мы получили не огромный набор, а ограниченное число РНК, четко направленных на взаимодействие с аутоантителами. Потом мы переводим их в ДНК-форму и секвенируем, то есть, устанавливаем, какая именно у них нуклеотидная последовательность. После всех вышеописанных процедур можно синтезировать нужные молекулы РНК химическим способом с помощью специального прибора — ДНК/РНК синтезатора», — рассказывает Мария Воробьева.

Однако на этом дело не заканчивается. Специальные аптамеры получены, но необходимо их улучшить. Ученые выделяют те из «рукотворных» объектов, что эффективнее всего связываются с мишенями, и начинают их модифицировать. «Они получаются довольно длинными, так что мы анализируем, какой кусочек можно отрезать, чтобы сделать их короче. Это важно для более быстрого и дешевого синтеза, однако, при подобных манипуляциях аптамеры не должны потерять свои свойства», — говорит Мария Воробьева.

Уже на этой стадии можно понять, насколько большую работу проделали исследователи, но есть и вторая часть: сделать конструкцию «видимой», ведь если использовать ее для диагностики, то нужно придумать идентифицируемые маркеры. В качестве такой метки было предложено добавить биолюминесцентный белок обелин (его изучением как раз занимаются в Институте биофизики СО РАН). Таким образом, по интенсивности свечения можно оценить концентрацию патогенных антител: чем их больше, тем ярче. «Эта система, которая у нас сейчас есть, предварительная, — подчеркивает Мария Воробьева. — В ней антитела-мишени посажены на планшет, и к ним затем добавляются две соединенные молекулы».

В общем, как можно увидеть, до работающей во всех (пусть даже и не во всех) поликлиниках и больницах диагностической процедуры путь предстоит еще долгий. Во-первых, по словам ученых, необходимо посмотреть, как будет вести себя конструкция «аптамер-белок» не с искусственно выделенными объектами, а с реальной сывороткой крови. Пока же показана только принципиальная возможность: да, действительно, при помощи полученных аптамеров можно детектировать аутоантитела рассеянного склероза. «Нужно придумать систему детекции, а также понять: как готовить образец, как присоединить его на планшет, сколько добавлять второго, светящегося, компонента — то есть, протокол работы — объясняет Мария Воробьева. — Кроме того, необходимо провести испытания: взять большое количество образцов от разных людей, причем, от здоровых, тех, кто страдает рассеянным склерозом, а также от больных каким-то другими схожими недугами, чтобы достоверно показать — такой сигнал есть только у нашей целевой группы. Набор статистики может занять около двух лет».

При этом, лечить от заболевания, о котором идет речь, с помощью разработанной и проверенной учеными системы можно лишь теоретически — путем подбора аптамеров, блокирующих функции вредоносных аутоантител. Проблема заключается в том, что разрушение миелиновой оболочки нервов, характерное для рассеянного склероза, может идти по нескольким направлениям. Даже если удастся вывести из игры все мишени, все равно будут реализованы другие пути и способы. Тем не менее, ранняя диагностика здесь очень важна — впрочем, как и при других болезнях. Если поймать недуг до того, как стали проявляться внешние признаки, то можно успеть начать такую терапию, при которой у людей сохраняется нормальное качество жизни.

Итого, в сухом остатке у нас показанная и подтвержденная исследованиями возможность застать рассеянный склероз практически врасплох — в самом его начале. Да, от этого, как может показаться, недалеко до бравурных заголовков типа «Сибирские ученые научились распознавать болезнь!», но все же специалистам предстоит работать ещё не один год, чтобы научная заявка стала нашей с вами реальностью. Поэтому не стоит торопиться писать письма в НИИ и просить прислать немного лекарства, а узнав о том, что всё не так быстро, как иногда заявляют в прессе, спешить разочаровываться. Просто нужно осознавать, насколько большая и важная работа была УЖЕ проделана, и немного подождать. Ведь, как известно, большая дорога начинается с первого шага — а тут он мало того, что не первый, так еще и подробная карта имеется. Екатерина Пустолякова

Фото: предоставлены М.Воробьевой