Фарма.РФ. Как отечественные компании создают лекарства будущего уже сегодня

За последние пять лет, к примеру, специалисты компании разработали целый ряд инновационных отечественных продуктов. Сюда можно отнести трехвалентную вакцину «Совигрипп», применяющуюся для профилактики населения от гриппа в рамках Национального календаря профилактических прививок. Кроме клинических исследований при создании этой вакцины были проведены три многоцентровые масштабные наблюдательные программы в которых приняли участие около 15000 человек.

Это очень солидная выборка!

Также, на текущий момент завершены клинические испытания первой культуральной живой комбинированной вакцины «Вактривир», способной защищать сразу от трех заболеваний. От кори, паротита и краснухи.

Представьте, насколько это удобнее для прививаемого, по сравнению с тремя отдельными введениями!

Такая вакцина будет готовиться как раз методом культивирования аттенуированного штамма вируса на первичной культуре клеток эмбрионов перепелов, что исключит вероятность развития аллергии на куриный белок, с которой иногда сталкивались ранее.

В целом же в портфеле «Микроген» почти два десятка различных вакцин и их число неуклонно растет. А сами вакцины — лишь малая часть от того, чем занимается эта крупная компания, также производя бактериофаги (кстати это единственный официальный производитель таких биопрепаратов в стране), ботулотоксин для использования в косметологии и многие другие препараты⁸.

Молекулярная инженерия — переписывая код

Одни из самых захватывающих примеров развития и использования медицинских биотехнологий нашего времени вершатся в области молекулярной инженерии.

В целом — это наука, которая занимается изучением и изменением последовательности ДНК, то есть той самой цепочки нуклеотидов, в которой двойной спиралью зашифрована наша генетическая информация. Пользуясь широким инструментарием молекулярных технологий, генная инженерия способна вырезать и встраивать в ДНК клеток нужную генетическую информацию.

Но как же это работает?

Первым исследованием, показавшим возможность активного внедрения в генетический аппарат эукариот (клеток, имеющих ядро), стали работы, проведенные американским ученым Брайаном Сауэром еще в далеком для такой инновационной темы 1987 году. В то время была использована так называемая Cre-Lox-опосредованная рекомбинация, в ходе которой удалось разрезать целевые участки ДНК с помощью специального фермента Cre-рекомбиназы. Но с ранними методами редактирования генома возникло много сложностей, они были очень дорогими и трудоемкими. А заодно, часто и недостаточно точными. Часть этих проблем удалось разрешить уже только в XXI веке.

Современные биотехнологи разрабатывают три основных системы редактирования генов. Первой и самой нашумевшей является технология CRISPR-Cas9. О ней мы скоро поговорим особенно подробно^9,10.

Две другие технологии геномного редактирования — это так называемые «цинковые пальцы» и TALEN. Попробуем разобраться в самых общих чертах, что все это из себя представляет.

Цинковые пальцы или сокращенно ZNF (Zinc-finger nucleases — с английского «нуклеазы цинкового пальца») — технология, которая состоит из двух компонентов. Первый — синтетические белки заданной формы с ионом цинка, которые могут связываться с определённым коротким участком ДНК. А второй — нуклеаза, то есть фермент, способный расщеплять в этом выбранном месте ДНК. Вместе они работают как «геномные ножницы», разделяя нуклеотидную последовательность^14,15.

TALEN (Transcription activator-like effector nuclease — с английского «эффекторная нуклеаза, подобная активатору транскрипции») работает по схожему принципу. TALE — специальный белок, полученный от растительных бактерий Xanthomonas. А буква «N» в этой аббревиатуре означает нуклеазу, тот самый разрезающий ДНК фермент.

И ZNF, и TALEN — методы, основанные на природных свойствах определенных нуклеаз. Эти ферменты умеют проводить специфическое вырезание участка генома и встраивание на место разреза фрагмента исправленной ДНК, привнесенного с собой. Такой способ позволяет проводить целевые и точечные изменения нарушенных генов, гораздо более точное, чем у предшествующих технологий.

Отличие ZFN и TALEN заключается в использовании разных видов ферментов, но сам общий итог их работы примерно одинаков.

К сожалению, ZFN и TALEN пока не нашли массового применения в медицине, прежде всего из-за значительной сложности этих методов. Для редактирования же генома с помощью системы CRISPR/Cas9 используется единственный белок Cas9. Технология основана на простом принципе комплементарного узнавания нуклеиновых кислот, а все необходимое можно создать за довольно короткое время. Это уровень редактирования, более дешевый и простой^14,15.

Так что же такое CRISPR-Cas9? Давайте разбираться!