Многие противораковые средства бьют по одной цели, но опухоль хитро обходит перекрытый канал. Американские ученые российского происхождения создают уникальное лекарство против рака, бьющее сразу по трем целям. Помогают им российские институты инновационного развития.

В начале 1990-х молекулярный биолог Андрей Гудков был полон перспектив и идей, но российская биология стремительно их теряла. Поэтому Гудков уехал в США и работает там вот уже больше двадцати лет. Он известный ученый, старший вице-президент онкологического института имени Розвелла Парка в Баффало, автор более 200 научных работ. Много лет он занимается механизмами клеточной гибели и онкологией. В своей лаборатории Гудков собрал немало талантливых ученых, в основном из России. На родине он считал себя чистым теоретиком, а в США дозрел до создания продуктов на основе своих с коллегами идей. В 2003 году он организовал компанию Cleveland BioLabs с нехарактерным для стартапа пухлым портфелем разработок. Вместе с финансовым кризисом пришло понимание, что наиболее реальный путь развития — создание нескольких маленьких компаний с одним-двумя продуктами. Поскольку венчурных денег в США в кризис стало заметно меньше, часть компаний получила прописку в России, где деньги появились. Одна из них, «Инкурон», была создана Cleveland BioLabs совместно с «Биопроцесс кэпитал венчурс», одним из фондов Российской венчурной компании (РВК), для исследования двух лидерных молекул, которые могут положить начало новому классу лекарств от рака.

Пошли против правил

Одним из объектов изучения гудковской лаборатории был знаменитый белок p53. В 1989 году ученые выяснили, что p53 играет в клетке роль стража порядка. Если в ней происходят поломки, если ее атакуют вражеские агенты — p53 оценивает, есть ли шансы на восстановление, а если нет, то уж лучше клетке погибнуть, чтобы не производить мутантное потомство.

В большинстве опухолевых клеток этот белок не работает, и клетки не гибнут, а беспрестанно делятся. Белком p53 занимаются сотни лабораторий мира — уж очень он привлекателен с точки зрения воздействия на него.

Ученица и сподвижница Гудкова, а ныне руководитель лаборатории профессор Катерина Гурова, изучавшая детали клеточных механизмов опухолеобразования, искала, каким образом можно оживить этого «стража»:

«Хорошо известно, что примерно в половине всех опухолей этот белок сломан и не работает. Клетки бесконтрольно делятся, никто не посылает их на смерть. Однако нас занимала другая половина опухолей, где p53 не был сломан, но опухоли тем не менее разрастались. Мы хотели выяснить, что происходит, и найти способ разбудить p53, чтобы он посылал на смерть раковые клетки».

Поиск механизма действия всей цепочки, или сигнального пути, подобен раскручиванию невообразимо запутанного клубка тонких ниток.

Этот процесс может занимать годы. Параллельно ученые решили использовать более простой метод — перебор сотен тысяч химических соединений из библиотек: вдруг среди них найдется та, что будет активировать нужный белок!

Первым соединением из проверяемой библиотеки, которое активировало p53, оказалось уже известное лекарство, использовавшееся против малярии, — квинакрин, более известный в России как акрихин. Правда, по словам Гуровой, он имел один недостаток — активнее всего накапливался в печени.

«Потенциально квинакрин можно использовать против рака печени», — подумали ученые и начали изучать механизм его действия. «И тут мы сделали весьма неожиданное открытие. Выяснилось, что квинакрин не только активирует наш любимый p53, он еще подавляет действие другого важного для опухоли белка», — рассказывает Катерина Гурова. Этот другой белок, NF-kappaB, в противовес p53 тормозит клеточную смерть — апоптоз.

В норме он призван делать наши клетки более устойчивыми к различным стрессам: если, к примеру, нападает вирус, NF-kappaB сигнализирует иммунной системе, чтобы та вступала в бой, и на время борьбы белок апоптоз откладывает. Опухоль активно использует NF-kappaB для защиты от клеточной смерти и интенсивного деления.

Способность квинакрина одновременно будить в опухолевой клетке спящий p53 и усыплять NF-kappaB, чтобы тот не препятствовал апоптозу, стала неожиданным и чрезвычайно важным открытием.

И ученые решили пойти уж совсем нестандартным путем. Обычно скрининг не практикуется на несколько мишеней, но, если эксперимент показывает, что это возможно, почему не поискать соединение, которое будет бить сразу по двум мишеням?

«Если бы мы пошли стандартным путем и попытались теоретически обосновать существование одной маленькой молекулы, которая действовала бы сразу на две мишени, мы бы ничего не добились. А мы пошли против всяких правил», — говорит Андрей Гудков.

В лаборатории Гуровой стали искать вещества, аналогичные квинакрину, но воздействующие не только на печень, но и на другие ткани.

«В процессе скрининга мы нашли соединения, которые, с моей точки зрения, были пространственно похожи на квинакрин, хотя и относились к другому классу. Эти молекулы принадлежали к карбазолам. Одна из прелестей состояла в том, что они были более активными и при этом патентно чистыми — в отличие от квинакрина, из которого уже когда-то давно было сделано противомалярийное средство», — продолжает Гурова.

С помощью команды талантливых химиков исследователи смогли пройти длинный путь улучшения свойств карбазолов и прийти к пониманию, какие их структурные элементы важны для противораковой активности.

В результате они получили молекулы, которые не только проявляли нужную молекулярную активность, но и отвечали другим важным требованиям к лекарству: были хорошо растворимыми, устойчивыми и т. д. Эти несколько молекул назвали кураксинами (от английского cure — «излечивать»).

Рис. 1. Андрей Гудков и Катерина Гурова называют себя родителями проекта кураксинов. Гудков, автор многих проектов, шутит, что «отец ушел делать других детей, а мама осталась растить кураксины. И продолжает это делать так хорошо, что я только восхищаюсь».

Скрининг принес удачу, но нужно было подвести теорию и объяснить, где же связующий их мостик. Ученые углубились в поиски и вышли на некий белковый комплекс, известный как FACT. Раньше он не ассоциировался ни с раком, ни с другими болезнями.

«Поскольку это был новый персонаж в нашей истории, мы стали искать его возможную связь еще с какими-нибудь важными для опухоли белками. И ведь нашли!» — рассказывает Андрей Гудков. FACT оказался связан с так называемым фактором теплового шока HSF1.

Во время роста, часто в спешке, опухоль продуцирует много разных белков. Чтобы следить за этими белками, нужны многочисленные помощники, так называемые белки теплового шока. Дополнительный синтез этих помощников инициирует как раз фактор теплового шока. Без него опухоль — никуда.

Выяснилось, что через FACT можно бить сразу по трем мишеням в опухолевой клетке! Такой уникальной молекулы не получал еще никто. Так называемый таргетный подход предполагает поиск препарата, действующего на одну мишень.

«Рак, в отличие от всех прочих болезней, живет в организме как живое существо. И, как любое живое существо, эволюционирует по дарвиновскому принципу — ищет пути выживания. Опухоль достаточно легко находит способ обойти один перекрытый лекарством сигнальный путь. Ей будет труднее, если перекроют два пути, и совсем плохо — если три. Во всяком случае, пока устойчивую к кураксинам опухоль экспериментально мы получить не смогли», — объясняет Андрей Гудков. Механизм понятен ученым пока в общих чертах (см. схему).

Рис. 2. Кураксин действует на три мишени, лишая рак маневра.

За инвестором в Россию

Эти научные открытия чрезвычайно возбудили ученых — их уникальные лидерные молекулы могут стать принципиально новым классом лекарств против рака. Обычно на таком этапе находятся бизнес-ангелы или посевные венчурные фонды, которые вкладываются в первичные исследования потенциального лекарства. Но наши ученые подгадали аккурат к финансовому кризису 2008 года, когда многие американские венчуристы рисковать не спешили. Однако русские исследователи, поддерживающие тесные отношения с Россией, знали, что в стране как раз разворачиваются национальные программы и институты поддержки и развития научных достижений.

При этом выяснилось, что в некоторых областях науки катастрофически не хватает перспективных проектов. И взор спонсоров был обращен не только на отечественные, но и на мировые достижения. Так кураксины сошлись с деньгами. Правда, сначала Андрей Гудков, приехавший в качестве лектора в школу молодых ученых в Звенигороде, встретился со своим знакомым Михаилом Могутовым, акционером управляющей компании фонда «Биопроцесс кэпитал венчурс», пайщиками которого являются РВК и Внешэкономбанк.

Фонд, созданный в 2007 году, был призван поддерживать стартапы, нацеленные на создание перспективных лекарств.

В 2010 году компания Андрея Гудкова Cleveland BioLabs передала в «Инкурон» свою интеллектуальную собственность — две лидерные молекулы, а «Биопроцесс кэпитал венчурс» обещал инвестиции в размере 550 млн рублей. В маленькой «Инкурон» сложилась удачная команда российских и американских специалистов, которые сразу же приступили к делу.

Помня, что квинакрин накапливается в печени, испытание его противоопухолевых свойств (препарат назвали «Кураксин CBLC102») начали с первой фазы клинических исследований против раков, метастазирующих в печень. В первой фазе дозу лекарства нужно определять очень точно — во избежание токсических эффектов.

«Начинать первую фазу в России — дело новое и непростое. Своих оригинальных средств у нас практически не производят, а зарубежные компании проводят здесь, как правило, третью фазу, реже вторую. Первая фаза требует много усердия и работы, больше гибкости, контроля, внимания и опыта, чтобы отличить побочное действие лекарства от проявлений самого заболевания», — говорит Андрей Леонов, гендиректор компании «Инкурон».

В первой фазе клинических исследований участвует несколько когорт пациентов, каждая из которых, как правило, состоит из трех человек. Если первая доза будет признана безопасной, во второй когорте дозу повысят. И так далее, пока не заметят токсических эффектов, связанных с приемом препарата. Как правило, нужно пройти около пяти когорт, хотя в случае с квинакрином этого оказалось недостаточно, и исследователи решились на более высокие дозы, имеющие более высокие шансы на успех. Сейчас исследования проводятся в РОНЦ имени Блохина и в Ярославском онкологическом центре.

«Хотя в первой фазе мы ставим целью определить только дозу, а не эффективность, врачи отметили, что два пациента в Москве и одна пациентка в Ярославле показали признаки ответа на терапию», — рассказывает Леонов.

Вторая молекула, кураксин № 137, досталась «Инкурон» на начальных стадиях доклиники. Сейчас доклинические испытания завершены и в России, и в США. Безопасный интервал доз молекулы 137 определяли две лаборатории — украинская (работа с мышами) и лаборатория при Адлерском институте приматологии.

Весной прошлого года Минздрав РФ дал разрешение на первую фазу клинических исследований, начатых в РОНЦ и в Челябинском областном онкологическом центре. Программу клинических исследований компания «Инкурон» решила разделить на две части: в США будет испытываться инъекционная форма, а в России — капсульная для перорального приема. Этот кураксин запускают против так называемых солидных (твердых) опухолей. Несмотря на признаки ответа на препарат, отмеченные уже в первой когорте, делать выводы об его эффективности пока рано.

«Во-первых, это не принято делать в первой фазе, во-вторых, нельзя делать выводы, исходя из одного результата. Вот когда будут обобщены данные всех исследований и они окажутся положительными, можно будет проявлять оптимизм», — считает Олег Гладков, заведующий отделением Челябинского онкоцентра.

Выбить из-под рака стул

Клинические исследования в США вот-вот начнутся. Две параллельные программы — хорошее тактическое решение. У российских инноваторов практически нет опыта вывода оригинальных лекарств на мировой рынок.

«Мы не знаем, как будет относиться FDA к результатам наших доклинических и клинических испытаний. Но мы рассчитываем на то, что наше российское досье вкупе с американским убедит американский регулирующий орган разрешить испытание капсул в США. Мы будем создавать прецедент. Посмотрим, какие российские исследования удовлетворят, а какие нет. Это амбициозная задача. Даже если мы не получим разрешение от FDA сразу, мы не очень расстроимся, потому что капсульная форма планируется для продажи на нашем и на азиатских рынках. В США же предпочтение отдают инъекционным формам», — признает Андрей Леонов.

Еще один тактический ход — запустить в США исследования кураксина в комбинации с уже известными препаратами.

«В США в последнее время набирает обороты такая практика: не только компания запрашивает разрешение на клинические исследования, но и отдельные врачи, заинтересованные в новых препаратах. Кстати, на такие исследования врачи могут получать гранты от Национального института здоровья (NIH). Мы даем им лекарство и получаем более широкое досье на нашу молекулу. К тому же, применив кураксин в комбинации и получив хорошие результаты, врач может попробовать его отдельно», — говорит Леонов. Это важно еще и для того, чтобы новое лекарство, которому многие врачи могут просто не доверять, могло занять достойное место в стандартах лечения. И чем больше врачей получают собственную позитивную информацию об инновационном препарате, тем быстрее об этом узнает все врачебное сообщество.

Параллельно с лекарством ученые исследуют и маркер FACT, который, как они надеются, будет определять, насколько показано лечение кураксином.

«FACT активен только в наиболее злокачественных вариантах опухолей. Поэтому есть шанс, что мы нашли и маркер, и лекарство для тех опухолей, которые пока плохо лечатся или не лечатся вообще», — говорит Катерина Гурова. Если подтвердится, что FACT — маркер агрессивных опухолей, то тест на маркер будет еще одним кандидатом на коммерциализацию. А дуэт «маркер плюс лекарство» как персонализированный подход очень привлекателен для потенциальных покупателей из бигфармы.

Денег «Инкурон» от «Биопроцесс кэпитал венчурс» получила 550 млн рублей — ровно столько, чтобы закончить первую фазу клинических исследований. Еще 150 млн — на поиск следующих поколений кураксинов — дало Сколково, резидентом которого стала компания «Инкурон».

Если результаты будут обнадеживающими, на молекулы должны найтись покупатели.

«В последние несколько лет бигфарма очень активно покупает молекулы, особенно противоопухолевые, у небольших инновационных компаний. В прошлом году, к примеру, было немало таких сделок — от 100 миллионов долларов после первой фазы клиники до миллиарда с лишним после второй. Правда, это еще зависит от перспективности кандидата в лекарство. Мы ориентируемся примерно на 150–200 миллионов долларов после первой фазы», — говорит Леонов.

Инноваторы имеют еще один козырь: эксперименты показывают, что кураксины можно использовать не только для лечения, но и для профилактики рака. Организм человека состоит примерно из триллиона клеток.

«Рак, как правило, возникает из одной-единственной клетки, которая первая стохастически набрала необходимую комбинацию мутаций. Значит, каждый взрослый организм имеет множество клеток, которые уже вступили на путь накопления опасных мутаций. Именно такие клетки составляют популяцию высокого риска, именно среди них в конце концов возникнет злокачественный вариант. Найти такую клетку диагностическими методами, как иголку в стоге сена, сегодня невозможно. Но, похоже, такая диагностика и не нужна, если мы научимся очищать организм от подобных клеток с помощью лекарств. Удача в том, что активация NF-kappaB и HSF1 и приобретение зависимости от них — необходимые условия для превращения нормальных клеток в раковые. А это значит, что их можно попробовать почистить кураксинами, тогда рак можно будет отодвинуть. А если чистить раз в пять лет, рак вообще может не наступить. Есть очень мало раков, которые не активировали бы те белки, на которые воздействует кураксин. Значит, если мы убьем все клетки, которые зависят от фактора теплового шока и NF-kappaB, мы сразу выбьем из-под рака стул. Удача еще и в том, что кураксины пока показывают, что в нормальных клетках они безопасны, значит, их можно будет назначать пока еще здоровым людям для профилактики», — говорит Андрей Гудков.