Они — агенты, моментально распознающие и безжалостно уничтожающие врага. Элитный спецназ, прицельно устремляющийся в очаг конфликта. Их тысячи, и они поддаются клонированию.

Думаете, автор статьи пересмотрел научно-фантастических блокбастеров? Вовсе нет. Речь пойдёт не об армии дроидов, а о синтезированных наночастицах — искусственных антителах-аптамерах, помогающих на ранней стадии диагностировать и побеждать тяжёлые заболевания — рак лёгкого и сальмонеллёз. О том, как создавались эти антитела, каковы перспективы их изучения,

совершенствования и применения расскажет лауреат премии банка МФК за вклад в развитие науки Сибири молодым учёным и аспирантам СФУ, аспирантка второго года обучения ИФБиБТ Ольга ЗАМАЙ.

Оля оперирует привычными профессиональными терминами: слова нанизываются впритык, сплетаясь в воображаемые спирали ДНК из школьного учебника, и я начинаю опасаться, что потеряю нить беседы, но уже через пару минут всё становится на свои места. Мы берём лист бумаги и карандаши: начинаем рисовать и записывать.

«Цель проекта, в котором я участвую, —создать диагностическую систему, позволяющую выявлять сальмонеллёз и рак лёгкого на самых ранних стадиях. Кроме того, планируется разработать терапевтические средства (лекарства), помогающие в лечении этих заболеваний. На данный момент систему диагностики мы почти полностью разработали», — говорит Ольга. На вопрос, кто это «мы», отвечает: «Проект российско-канадский. Партнёрами с российской стороны выступают Красноярский государственный медицинский университет и Сибирский федеральный университет. Исследования стали возможны благодаря получению научным коллективом двух грантов ФЦП и гранта Красноярского краевого фонда науки (ККФН). Зарубежный участник — Университет Оттавы (University of Ottawa), чей факультет клинической медицины занимает второе место по уровню цитируемости среди вузов Канады». Кстати, индивидуальные исследования, являющиеся частью общей работы над проектом, ведутся Ольгой при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Фонда Бортника), поскольку моя собеседница — победитель конкурса У.М.Н.И.К.

Интересуюсь, чем принципиально отличаются искусственные антитела-аптамеры от естественных — особых белков, охраняющих организм от чужеродных бактерий и вирусов. Вырабатываемые в человеческом теле антитела не в силах бороться с раковыми клетками, потому что те тоже являются частью организма. Иммунитет не станет уничтожать «своих», пусть даже они стали «предателями». Значит, нужны «заменители», вопрос только в том, как их получить.

Ольга объясняет: «Если использовать в наших целях естественные антитела, получаемые из животного материала, — это очень дорогостоящий способ, к тому же «агенты» получаются нестабильные. Синтетические антитела производятся из олигонуклеотидов. Закупается так называемая «библиотека одноцепочечной ДНК», содержащая разные варианты олигонуклеотидов. Инкубируя с молекулой-мишенью олигонуклеотида, мы выбираем те из них, которые обладают нужной пространственной конформацией, проще — конфигурацией, расположением (Ольга рисует на листке бумаги нечто, отдалённо напоминающее очертаниями жука с браво встопорщенными «усами» — прим. автора). Вследствие этого некоторые олигонуклеотиды проявляют способность специфически соединяться с мишенью: например, с клетками возбудителя сальмонеллёза — сальмонеллами. Это считается позитивной инкубацией. То же самое мы проделывали в отношении раковых клеток: для них тоже подбираются наиболее «совместимые» олигонуклеотиды, затем из них отбираются те, которые связываются с негативной мишенью, а оставшиеся агенты амплифицируются и эволюционируют (эволюция в пробирке), и так на протяжении нескольких раундов. Это процесс селекции — так мы получаем эффективных «бойцов» для будущей «армии здоровья». После окончания процесса селекса «бойцы» клонируются и в каждом из них определяется последовательность нуклеотидов. Узнав последовательность — получаем возможность синтезировать подобные цепи, «нанизывать», как бусины, в определённом порядке — «узоре». Это делается при помощи специального прибора-синтезатора: задаётся полученная последовательность — на выходе получаем те самые «бусы» — цепочку нуклеотидов, которая нам нужна. Защитные свойства химически синтезированных антител такие же, как у аналогов, полученных естественным путём, а стоимость и срок изготовления — на несколько порядков меньше».

Следующим на листке бумаги фиксируется слово «флуоресценция». Оказывается, полученные химические антитела-аптамеры легко снабдить особой флуоресцентной меткой. Эта метка будет выдавать присутствие возбудителей заболевания, с которым связываются эти антитела. Она станет своего рода «маяком» для научного глаза, хорошо вооруженного специальными приборами —проточным цитометром и флуоресцентным микроскопом. Дальнейший путь использования аптамеров зависит от того, с каким заболеванием люди намерены бороться с их помощью. Оля уточняет: «Если речь идёт о сальмонеллёзе, аптамеры, внедрённые в организм, должны будут выполнять функцию разведчиков (свечением указывать на наличие возбудителя-сальмонеллы) и уничтожителей (вызывать гибель бактерий).

Если же внедрить аптамеры в организм человека, у которого подозревают наличие злокачественного образования, и проследить за движением антител с помощью УЗИ-оборудования, станет совершенно очевидно, где локализована опухоль: агенты устремятся прицельно в эту точку. Причём, метод будет эффективен уже на самых ранних стадиях заболевания.

Сейчас наш научно-исследовательский коллектив сосредоточен на совершенствовании метода диагностики рака лёгкого. Доказано, что в крови больного циркулируют не только всем известные белки-онкомаркеры, но и сами раковые клетки, так что аптамеры имеют все шансы «запеленговать» эти клетки. Уже сейчас можно сделать по нашей методике анализ крови и получить быстрый, высокоточный результат. В перспективе планируется вводить антитела-аптамеры в виде инъекции непосредственно в организм человека».

Я интересуюсь, насколько этот метод эффективнее ныне существующих. Ольга рассказывает вещи удивительные и пугающие: «Самый распространённый метод диагностики раковых заболеваний сегодня — выявление белков-онкомаркеров в крови. Вот только эти самые маркеры могут присутствовать как у больного, так и у относительно здорового (не болеющего раком) человека. Около 40% случаев плановых операций показывает: то самое затемнение, видимое на рентгеновских снимках, было результатом воспаления лёгких, туберкулёза или, скажем, доброкачественной опухоли. А операцию, заметьте, уже провели, хотя, в целом, можно было обойтись консервативными методами лечения. Белки-онкомаркеры часто «обманывают» врачей, и те вынуждены рисковать, чтобы не пропустить злокачественное новообразование. Наш метод безошибочно покажет наличие рака лёгкого — именно и только рака лёгкого: засветились аптамеры — рак лёгкого есть. Не засветились — нет. В будущем возможна селекция аптамеров, узко специализирующихся на раке желудка, кишечника и прочих органов».

Спрашиваю Ольгу о размерах этих антител. Оказывается, они ничтожно малы: всего 40-80 нуклеотидов в цепи. «А ещё искусственные антитела не вызывают отторжения в человеческом организме: наш иммунитет не видит в них врага и не пытается бороться, — уточняет аспирантка.

И кстати, помимо диагностической и лечебной функций они могут выполнять функцию адресной доставки лекарств — именно в больной орган, не подвергая дополнительной нагрузке весь организм в целом».

Покорённая описанием чудо-частиц, узнаю у Ольги, где проводятся испытания новой методики. Выясняется, что тест-система разрабатывается на базе Красноярского государственного медицинского университета и Красноярского краевого онкологического диспансера: проводятся испытания на крови раковых больных, на образцах крови с воспалением невыявленной этиологии. Оля говорит, что при успешном развитии событий тест-системы для диагностики и терапии сальмонеллёза и онкозаболеваний будут защищены международными патентами (сейчас имеется два российских патента).

В настоящее время Ольга Замай является учредителем малого инновационного предприятия ООО «Аптамир» и готовит кандидатскую диссертацию под руководством к.б.н., профессора кафедры медицинской биологии ИФБиБТ СФУ Надежды Митрофановны ТИТОВОЙ. Руководителями исследований, проводимых Ольгой, выступают также д.м.н., профессор, проректор по международной деятельности Красноярского государственного медицинского университета Алла Борисовна САЛМИНА и руководитель лаборатории биоаналитической химии Университета Оттавы Максим Валентинович БЕРЕЗОВСКИЙ.