Вчені наблизилися до створення ліків від раку: що показало нове дослідження

Результати дослідження, опублікованого в Nature Communications, показали, як різні ферментні системи взаємодіють між собою, утворюючи сімейство лікарських сполук, відомих як інгібітори HDAC (гістондеацетилази). Ці речовини пригнічують ріст ракових клітин і вже використовуються в онкології, пише УНІАН з посиланням на Newsweek.

«Це відкриття може значно прискорити створення бібліотек потенційних лікарських препаратів. Найголовніше – те, що найперспективніші з них можна буде виробляти в промислових масштабах за прийнятною ціною», – розповів журналістам доктор Манро Пасмор з Університету Воріка.

Втім, науковець наголосив, що шлях до появи нових ліків для пацієнтів все одно буде довгим.

«Найперспективніші кандидати мають пройти стандартний цикл доклінічних досліджень, подальшу оптимізацію та клінічні випробування, які проходять усі нові препарати перед отриманням дозволу на застосування. Це може тривати до десяти років і часто обходиться в понад один мільярд доларів», — зазначив Пассмор.

Як бактерії «конструюють» протиракові препарати

До цієї групи ліків належить, зокрема, ромідепсин – препарат, який уже застосовують для лікування окремих видів раку крові.

Вчені давно знали, що бактерії природним чином виробляють схожі сполуки з незначними структурними відмінностями. Однак механізм виникнення цих варіацій досі залишався незрозумілим.

У центрі відкриття — процес, який називається комбінаторним біосинтезом. У ході нього бактерії створюють різні, але споріднені молекули, комбінуючи окремі біохімічні компоненти.

Багато важливих для медицини молекул синтезуються великими ферментними комплексами, які працюють за принципом складального конвеєра. У бактерій головну роль у цьому процесі відіграють дві системи — полікетидсинтази (PKS) та нерибосомні пептидсинтази (NRPS). Саме вони з'єднують хімічні «будівельні блоки», формуючи складні молекули, серед яких антибіотики та протиракові препарати.

Дослідники вивчали гібридну систему цих ферментів, яка відповідає за синтез депсипептидних інгібіторів HDAC. Усі ці молекули мають спільну базову структуру, але відрізняються додатковим пептидним фрагментом, який впливає на взаємодію препарату з його біологічною мішенню.

Ключ до створення нових ліків

Вчені з’ясували, що ферменти, які складають основну частину молекули, можуть фізично з’єднуватися з ферментами, що додають змінний пептидний компонент. Завдяки таким «з’єднувальним» взаємодіям різні елементи молекулярного механізму працюють разом і фактично створюють нові комбінації потенційних лікарських сполук.

Одним із головних відкриттів стало виявлення механізму, за допомогою якого ферментні комплекси розпізнають і зв’язуються один з одним. Команда показала, що вирішальну роль у цьому відіграє структурний елемент, відомий як β-hairpin docking (βHD)-домен. Саме він забезпечує взаємодію між різними ферментними системами та передачу проміжних молекул уздовж своєрідного біохімічного «конвеєра».

Експерименти підтвердили, що порушення цієї взаємодії повністю блокує синтез потрібної сполуки, що свідчить про її критичну важливість.

Крім того, дослідники встановили, що ферментні системи з різних біосинтетичних шляхів також можуть взаємодіяти між собою. Це свідчить про значну гнучкість природного механізму, яку можна використовувати для створення абсолютно нових молекул.

Професор Університету Ворвіка Грег Чалліс вважає, що така гнучкість може мати особливе значення для лікування онкологічних захворювань, які погано піддаються сучасній терапії.

«Перші результати показують, що препарати, які утворюються завдяки цьому механізму «комбінування», демонструють перспективну активність проти кількох видів раку, які недостатньо ефективно лікуються існуючими методами», — сказав він.

За словами вченого, використання цього природного механізму в лабораторних умовах дозволить створювати нові препарати цього класу з покращеним клінічним потенціалом. Крім того, їхнє виробництво можна буде легко масштабувати, що значно спростить проведення доклінічних та клінічних досліджень.