В журнале PNAS большой группой авторов опубликована статья, в которой предлагается новое высокоэффективное и специфическое лекарство от малярии.
Хотя в развитых и северных странах об этом часто забывают, малярия в современном мире – это серьезная проблема. Она лидирует по числу смертей среди инфекционных заболеваний. Число умирающих от малярии каждый год на полтора порядка превышает число умирающих от СПИДа, а финансирование проектов по исследованию, лечению и профилактике малярии в пересчете на одного погибшего примерно во столько же раз отстает от проектов, посвященных ВИЧ и СПИДу.
Например, в 2010 году было зафиксировано 220 миллионов заболевших, из них 660 тысяч умерли, из этих 660 тысяч 400 тысяч – это африканские дети. Учитывая социально-экономическую обстановку в опасных регионах, лекарство должно действовать быстро и с первого раза и избавлять от паразита полностью. Невозможно представить себе, чтобы схема лечения работала в Африке южнее Сахары эффективно, если она требует несколько раз сходить к врачу, сдав пару-тройку дорогих анализов, а лекарства принимать долго и по схеме.
Малярию вызывает малярийный плазмодий (несколько видов, род Plasmodium), переносят его комары рода Anopheles. Плазмодии во время укуса проникают в лимфатическую систему и кровь, из крови в печень, в печени размножаются и через некоторое время снова попадают в кровь и селятся в эритроцитах. Эритроциты гибнут, перенос кислорода кровью ухудшается. Все это сопровождается лихорадкой. В некоторых случаях лечение приводит к исчезновению паразитов из кровяного русла, но справляется с «резервной копией» в печени. Тогда болезнь может рецидивировать.
Хотя поиски новых лекарств все время ведутся, и удалось разработать несколько более эффективных и современных средств, часто малярию до сих пор лечат хинином, приспособленным для этих целей вроде бы еще в доколумбовой Америке и позаимствованным оттуда то ли миссионерами (эта версия больше похожа на правду и соответствует реальным событиям), то ли женой вице-короля Перу (эта версия лучше растиражирована).
Большую проблему представляет собой устойчивость возбудителя к малярии к лекарствам. Устойчивость вырабатывается за счет того, что в геномной ДНК плазмодия все время с определенной вероятностью возникают мутации. Некоторые из этих мутаций могут делать белок-мишень, на который влияет лекарство, нечувствительным к нему. Когда лекарство попадает в организм, все плазмодии без мутации погибают, а у плазмодия с мутацией появляется простор для размножения. В Камбодже, Мьянме, Таиланде и Вьетнаме отмечены штаммы, устойчивые к самому современному лекарству – артемизинину. Устойчивость P. falciparum не дает списать как устаревший препарат хинин, у которого ниже эффективность и больше побочных эффектов.
Снизить вероятность возникновения устойчивости к препарату сильно помогает выполнение двух условий (можно по отдельности, но лучше вместе). Во-первых, препарат должен действовать быстро. Во-вторых, препарат должен влиять на работу очень важного белка. Чем быстрее препарат действует, тем меньше вероятность, что мутация успеет возникнуть. К разным белкам предъявляются разные требования с точки зрения эффективности, а большинство мутаций все-таки снижают эффективность работы белка. Поэтому идеальным кандидатом на роль лекарства было бы вещество, ингибирующее очень интенсивно работающий белок. И лекарство будет убивать паразитов быстро и эффективно, и устойчивость будет развиваться редко, а устойчивые штаммы будут менее жизнеспособными. Такое лекарство как раз и удалось синтезировать авторам статьи.
Все началось с масштабного скрининга и продолжилось еще одним масштабным скринингом. На первом этапе авторы тестировали на культуре клеток разные молекулы, которые на основе теоретических изысканий и компьютерного моделирования казались подходящими. В частности, производные дигидроизохинолона. Перспективным оказалось вещество, проходящее под кодовым названием (+)-SJ733. Плюс указывает на то, что только один из оптических изомеров демонстрирует нужную эффективность. Так часто бывает в биологии, потому что для взаимодействия с молекулы с молекулой белка важны не ее химические свойства, а пространственная структура, чтобы молекулы взаимодействовали по принципу «ключ-замок». Оптические изомеры одного и того же вещества как раз и являются зеркальными отображениями друг друга. При взаимодействии с белком нужной молекулы все проходит гладко, а при взаимодействии с тем же самым белком другого оптического изомера происходит то же самое, что и при попытке надеть правую перчатку на левую руку.
Затем авторы решили проверить, с каким именно белком взаимодействует выбранное вещество. Для этого был использован метод, немыслимый еще каких-то 10 лет назад, и ставший реальностью благодаря успехам секвенирования. На плазмодии воздействовали (+)-SJ733 таким образом, чтобы смогли образоваться устойчивые штаммы. Обычно для этого воздействуют долго и низкими концентрациями. После этого целиком прочитали геномы исходного штамма и новых, устойчивых к лекарству. Геномы сравнили и обнаружили, что мутации во всех устойчивых штаммах затрагивают ген, кодирующий белок-насос ATPase 4, выкачивающий из клеток плазмодия наружу ионы Na+. Это очень важно для того, чтобы плазмодий хорошо себя чувствовал, потому что концентрация Na+ внутри эритроцита выше, чем в клетках плазмодия. Поскольку такой насос должен работать быстро и эффективно, это вполне удовлетворяет второму требованию, выдвинутому нами к перспективному лекарству.
В экспериментах с мышами оказалось также, что достаточно одной инъекции лекарства и 48 часов. В первые сутки погибали 80% плазмодиев, во вторые – все остальные.
Примечателен тот факт, что после инъекции лекарства ухудшалось самочувствие эритроцитов, содержащих плазмодий, и со временем они гибли. Это внушает надежду, что при применении этого лекарства паразит не сможет создавать резервные копии, и болезнь не будет принимать хроническую форму.
Авторы надеются в ближайшее время перейти к преклиническим испытаниям на здоровых взрослых добровольцах.
