Ведущие специалисты ИТМО совершили значимый прорыв в онкологии, впервые установив, что известный противоопухолевый препарат иринотекан способен воздействовать не только на один белок, отвечающий за формирование структуры ДНК и развитие опухолей, но и на другой ключевой элемент — белок А2В1. До последнего времени иринотекан считался препаратом, главным образом влияющим на топоизомеразу I, теперь же российские исследователи во главе с Ольгой Волковой и Анастасией Серовой обнаружили, что этот препарат блокирует также и А2В1. Данный белок участвует в прогрессии рака прямой кишки, легких, а также других злокачественных новообразований. Открытие сулит новые возможности для создания прогрессивных средств таргетной терапии с минимизированием побочных действий, а работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
Особенности белков и их роль в развитии опухолей
Белки являются центральными молекулами, управляющими всеми процессами в организме: они не только отвечают за деление, рост и регенерацию тканей, но и определяют пути развития различных заболеваний, в том числе рака. Современная стратегия онкотерапии основана на поиске молекул, избирательно ингибирующих специфические белки-мишени, что позволяет замедлить или полностью остановить рост и деление опухолевых клеток. Одним из перспективных белков выступает открытый в 2011 году hnRNPA2B1 (А2В1) — этот элемент демонстрирует высокое содержание именно в раковых клетках, по сути обеспечивая их выживание и агрессивность. Биохимические исследования показывают, что редукция или блокирование А2В1 приводит к ослаблению опухолевого фенотипа и замедляет прогрессирование злокачественного процесса. Несмотря на столь значимую роль, долгое время не было известных соединений, способных избирательно взаимодействовать именно с этим белком.
Молекулярное моделирование — возможности выявления новых механизмов
Научная команда ИТМО применила передовые компьютерные методы моделирования, чтобы проанализировать потенциальные молекулярные взаимодействия иринотекана с белком А2В1. Итогом стало открытие ранее не известной способности препарата эффективно блокировать работу этого белка, что открывает дополнительные перспективы как для его применения, так и для разработки новых таргетных лекарств. Уникальность заключалась в применении комплексных методов молекулярной визуализации, что позволило оценить прочность и избирательность связи молекулы препарата с биологической мишенью.
В качестве контрольного соединения ученые использовали камптотецин — природный алкалоид, известный своим противоопухолевым эффектом. Камптотецин демонстрирует хороший афинитет к белку А1 — родственному для А2В1, а также проявляет ярко выраженную биологическую активность против рака молочной железы, яичников, толстой кишки, легких и желудка. Используя результаты прошлого опыта, химики сравнили механизм связывания камптотецина с А1 и иринотекана с А2В1, обнаружив сходство в связывающих участках и механизмах подавления, что стало для научного сообщества сенсационным открытием.
Новые перспективы и оптимистичный взгляд в будущее
Данные результаты означают, что применяемые сегодня схемы терапии иринотеканом могут быть расширены за счет дополнительного механизма действия препарата. Являясь ингибитором не только топоизомеразы I, но и белка А2В1, иринотекан способен стать более универсальным и перспективным компонентом современных программ лечения онкологических заболеваний, особенно при локализациях, где А2В1 играет ведущую роль. Благодаря поддержке Российского научного фонда и слаженной работе коллектива ИТМО, удалось приблизиться к созданию новых лекарственных средств с точечным воздействием, что несомненно подарит онкопациентам реальные шансы на выздоровление и возвращение к полноценной жизни.
Роль команды ИТМО: вклад Ольги Волковой и Анастасии Серовой
Научный коллектив, в состав которого входят Ольга Волкова и Анастасия Серова, реализует проекты, направленные на преобразование основ онкологического лечения в России. Их успехи в области молекулярного моделирования и глубокое понимание структуры и свойств белков проливают свет на скрытые механизмы действия уже существующих препаратов и способствуют поиску новых биологических точек приложения лекарств. Благодаря интеграции современных научных подходов и высокому исследовательскому потенциалу, работа команды укрепляет позиции российской фундаментальной науки на мировой арене и дает надежду на появление еще более эффективных и безопасных вариантов лечения для миллионов пациентов.
Современные исследования эффективности лекарственных молекул требуют инновационного подхода. Для оценки взаимодействия белков и потенциальных препаратов ученые внедряют новейшие методы компьютерного моделирования. Два таких направления, молекулярный докинг и молекулярная динамика, стали ключевыми в последней работе специалистов из научно-образовательного центра инфохимии Университета ИТМО.
Компьютерное моделирование взаимодействия белков и лекарств
Исследовательский коллектив применяет молекулярный докинг для поиска наиболее подходящего положения трехмерных структур белка и молекулы. Этот способ позволяет смоделировать, как две разные структуры могут объединиться для образования стабильного комплекса. Затем применяется метод молекулярной динамики, который дает представление о том, насколько прочен и устойчив образовавшийся комплекс на протяжении времени. Подобный подход открыл новые горизонты в понимании механизмов действия современных и перспективных препаратов.
Экспериментальное подтверждение эффективности
Компьютерные симуляции продемонстрировали, что рассматриваемая лекарственная молекула по прочности связи с исследуемым белком превосходит контрольные соединения. При моделировании были получены конкретные значения константы связывания: для нового вещества с иринотеканом — 25 наномоль, для более изученного препарата с камптотецином — 26 наномоль. Чем меньше данное значение, тем крепче взаимодействие. Всю достоверность такого моделирования подтвердили лабораторные эксперименты. Ученые использовали собственную технологию фиксации белковых структур на сенсоре, что обеспечило сохранность их конформации и функциональности, позволяя проводить детальные исследования без потерь.
Анализ противоопухолевых препаратов: новые возможности
Группа ученых сравнила способности двух молекул с антипухолевым действием связываться с белками, связанными с прогрессией онкологических заболеваний. В ходе этого анализа был сделан важный вывод: противоопухолевый препарат иринотекан способен влиять на дополнительную белковую мишень, называемую А2В1. Деактивация этого белка посредством известного лекарства, по расчетам исследователей, потенциально может позволить избирательно замедлять развитие онкологических процессов, что открывает возможности для более щадящего лечения с применением пониженных доз облучения и меньшим токсическим воздействием на здоровые ткани. Такой подход может стать значительным шагом к разработке целенаправленных и безопасных схем терапии рака.
Поиск новых лекарственных соединений через крупные базы данных
Основываясь на результатах, ученые активно используют международные ресурсы, такие как базы данных лекарственных средств и биологически активных соединений, включая сведения Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США. Следующий этап работы — анализ того, как различные вещества из этих коллекций взаимодействуют с белком А2В1. Будущее исследование направлено на скрининг тысяч потенциальных соединений, используя современные инструменты компьютерного моделирования: программа GNINA для докинга и пакет Gromacs для молекулярной динамики. Результатом такой работы станет список кандидатов, которые можно протестировать эксперементально, что ускоряет и удешевляет поиск эффективных и менее токсичных препаратов для борьбы с онкологическими заболеваниями.
Поддержка инноваций и планы на будущее
Эта командная работа поддерживается грантом Российского научного фонда с регистрационным номером 22-65-00022. Университет ИТМО создает условия для научных поисков, где молодые ученые и студенты получают шанс реализовывать прорывные идеи и влиять на развитие медицины будущего. Систематизация и анализ данных ускоряют внедрение новых подходов в терапию и способствуют созданию эффективных препаратов с минимальными побочными эффектами. Полученные выводы не только расширяют знания о белково-лигандных взаимодействиях, но и дают надежду на появление новых методов диагностики и лечения рака. Информация предоставлена пресс-службой Университета ИТМО.
Источник фото: ru.123rf.com
Новое открытие в терапии онкологических заболеваний
Российские исследователи сделали значимый шаг вперед в области лечения онкологии, обнаружив ранее неизвестное молекулярное действие одного из хорошо известных противораковых препаратов. В ходе экспериментов ученым удалось установить, что лекарственный препарат способен влиять не только на основной цель, на которую он был изначально разработан, но и вступать во взаимодействие с другими молекулами, что усиливает его эффективность в борьбе с различными формами опухолей.
Перспективы развития медицины
Благодаря проведенным исследованиям открываются новые горизонты для разработки современных методов лечения раковых заболеваний. Специалисты отмечают, что полученные данные помогут врачам подобрать наиболее эффективные схемы терапии для каждого пациента и быстрее реагировать на возникающие сложности в процессе лечения. Такое многостороннее действие препарата может значительно повысить шансы на успешное выздоровление, а также сократить риск рецидива болезни. Современная наука сделала еще один уверенный шаг навстречу здоровой и счастливой жизни каждого человека.
Источник фото: ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
