100 великих загадок современной медицины

При разработке новых вакцин и методов лечения ученые выискивают прежде всего молекулы-мишени. Эти молекулы (в основном, это протеины) участвуют в процессе обмена веществ, в характерных химических реакциях, протекающих в организме либо человека, либо возбудителя заболевания. И именно эти молекулы играют ключевую роль в развитии заболевания. Воздействуя на них, можно их блокировать и тем предупредить болезнь.

Можно сравнить эти молекулы с экстренным тормозом, которым останавливают разогнавшуюся машину. По идее, зная все экстренные тормоза, мы можем в любой момент «нажать на них», сдержать мчащуюся на нас болезнь. Вот почему выявление этих молекул, поиск средств, позволяющих их заблокировать, – это один из важных вызовов, стоящих перед современной медициной.

В идеальном случае активный компонент вакцины или лекарства должен соединиться с молекулой-мишенью и блокировать ее, «выключить из большой игры», которую возбудители заболеваний ведут против нас, людей. После такой процедуры, например, клетки нашей иммунной системы могут легко расправиться с проникшими в организм бактериями, потому что их «маскировка» теперь сброшена – на важнейшей ее молекуле оставлена «метка». Вирус же, к которому добавлен такой довесок, уже не может, как прежде, пробраться внутрь клетки и осесть там, как в крепости, чтобы вести атаку на остальной организм.

Расшифровка генома человека и геномов многих болезнетворных бактерий впервые дает ученым возможность воздействовать непосредственно на сами гены и кодируемые ими протеины. В то же время это позволяет понять всю громадность стоящей перед нами задачи. Ведь в организме человека содержатся многие тысячи протеинов – и любой из них может оказаться молекулой-мишенью в борьбе с тем или иным заболеванием. Вот только как отыскать нужную нам мишень из множества кандидатов на эту роль? Эта задача видится нам еще более трудной, чем было тогда, когда ученые только приступали к расшифровке генома.

Однако с выявлением возможных молекул-мишеней всё только начинается. Следующий шаг – разработка активных соединений, которые будут связывать эти молекулы и либо подавлять их функции, либо, наоборот, активизировать их, если это поможет справиться с болезнью или предотвратить ее. Эти соединения ищут в имеющихся у нас каталогах или конструируют при помощи компьютера.

Если это соединение будет найдено, то работа опять же лишь начинается. Теперь предстоит проверить, действует ли это соединение так, как показывают расчеты, и какие нежелательные эффекты оно может вызвать. В лабораторных условиях – образно говоря, в пробирке – оно может действовать великолепно, тогда как в живом организме вряд ли поможет или, наоборот, причинит вред. Чтобы выяснить это, нужны годы испытаний, опытов на животных, лабораторных, а потом и клинических тестов. Лишь немногие перспективные лекарства выдерживают эту тщательную проверку. От остальных приходится отказываться. Не случайно затраты фармацевтических фирм на разработку лекарств бывают так высоки.

Но даже когда клинические испытания закончены, всё еще только начинается. Предстоит проверить, во-первых, насколько эффективно эта вакцина защищает от заболевания, а во-вторых, не опасна ли она для здоровья. Лишь в 10 % случаев будущая вакцина выдерживает эту проверку.

Все используемые сегодня вакцины разработаны в прошлом веке. Большинство из них появились в 1950-х годах. Их создавали эмпирически, методом проб и ошибок, полагаясь на опыт и интуицию. Но всё имеет свои пределы. Этот метод давно исчерпан. Все вакцины, которые можно было создать по наитию, у нас уже имеются.

Новые вакцины теперь приходится конструировать, полагаясь на наши знания в области генетики, иммунологии, молекулярной и клеточной биологии. Эти вакцины сегодня жизненно нужны. Ведь такие возбудители заболеваний, как бациллы туберкулеза или вирусы ВИЧ-инфекции, отличаются удивительной изобретательностью. Они избегают ударов иммунной системы, прячась в самих иммунных клетках. Можно сказать, они находят убежище в домах своих киллеров. Бациллы туберкулеза, например, гостят у макрофагов – тех клеток, которые занимаются поимкой и уничтожением чужеродных бактерий. Они гнездятся в вакуолях – полостях клеток, заполненных жидкостью. Здесь они и живут, и размножаются. Их присутствие выдают только протеины, расположенные в их оболочке. Лишь когда эти протеины достигают поверхности клетки-хозяина, срабатывает иммунная защита. Активизируются Т-лимфоциты. У 90–95 % людей, инфицированных бациллами туберкулеза, лимфоцитам удается подавить активность бацилл. Они оказываются полностью изолированными и только при резком ослаблении иммунитета (это бывает с ВИЧ-инфицированными людьми) могут проявить какую-то активность.

Болезнь Альцгеймера связана со сбоем в генах