ХМЛ. Часть 5. Последний враг.

Последний же враг истребится - смерть.

Гарри Поттер и Дары Смерти.
Дж. К. Роулинг.

   Мы подошли к вопросу, который около 30 лет назад поставили перед научным сообществом гематологи, объявившие хроническому миелолейкозу войну. Вопрос этот звучал примерно так: "Если источником всех проблем при ХМЛ является мутантный белок p210 Bcr-Abl, обладающий протеинкиназной активностью, то нельзя ли вылечить пациентов, заблокировав вредоносный фермент?"
   В принципе, некоторые из вас в комментариях уже догадались, что "выключение" мутантного белка сможет сдержать развитие болезни.
   На этом этапе клиницисты, т.е. химиотерапевты-гематологи, передали пальму первенства простым смертным химикам-синтетикам, фармакологам и фармацевтам. Задача первых - синтезировать потенциальные ингибиторы мутантного фермента, вторых - провести скрининг наиболее активных молекул, в доклинических испытаниях прикинуть дозу и схему введения будущего лекарства, определить его возможную токсичность, третьих - создать готовую лекарственную форму (таблетку или, например, инъекцию), т.е. сделать лекарственное вещество удобным для применения, научиться проводить его качественный и количественный анализ, определить сроки хранения его препаратов и т.п. Как видите, в ходе разработки лекарственного средства никто без дела не остаётся.
   Теперь посмотрим на проблему вооружённым глазом.
   К началу 80-ых стало ясно, что протеинкиназы (к ним относится как мутантный белок p210 Bcr-Abl, так и его нормальный предшественник с-Abl) - это крайне необходимые организму регуляторные ферменты, которые изменяют форму (конформацию), а значит и активность других белков, присоединяя к ним остатки фосфорной кислоты.

   
   1. Сначала я просто хотел показать, что фосфорилирование изменяет конформацию белка (форму головы), что позволяет ему воздействовать на другой белок (рост волос и повышение настроения у верхнего человечка).

   Потом я понял, что в этой картинке не хватает, собственно, ключевого игрока - самой протеинкиназы.
   2. Протеинкиназа появилась. Появилась и АТФ (о её роли читайте ниже).

   Комикс стал более информативным, но тут до меня дошло, что он ошибочен с точки зрения характера молекулярного взаимодействия протеинкиназы и фосфорилируемого белка, так как перенос фосфорных групп с АТФ на белок происходит в полости протеинкиназы.
   3. Пришлось рисовать полость, в которой происходит катализируемая реакция.

   Полость нарисовать получилось. Но вышло как-то весьма порнографически.
   4. Наконец-то более менее приемлемая с эстетической и молекулярно-биологической точек зрения художественная форма была найдена!

   В настоящее время в человеческом организме найдено более 500 различных протеинкиназ, всю совокупность которых называют киномом.

Человеческий кином. Источник: кликнуть.

   После просмотра выше приведённой картинки сразу становится понятна проблема на пути к синтезу лекарства против ХМЛ. Оно должно действовать исключительно против мутантного белка, не затрагивая не только его нормальные аналоги (в данном случае с-Abl, который регулирует деление клеток), но и другие менее близкие, но многочисленные и очень важные родственные ферменты. Вспомните, пожалуйста: похожая ситуация сложилась при разработке силденафила цитрата - виагры. Препарат должен был ингибировать в клетках сосудов сердца только одну изоформу (5-ую) фермента фосфодиэстеразы. Правда, к счастью, эта же изоформа оказалась превалирующей в пещеристых телах и другого, очень важного в демографическом плане, органа.
   Однако в случае ХМЛ избирательностью действия лекарства, видимо, всё-таки можно пожертвовать в большей степени, так как область его влияния не ограничивается содержимым трусов, а фактически затрагивает весь организм.
   Как я уже писал, фосфорилированию в составе белков подвергаются 3 аминокислоты, имеющие гидроксильные группы - серин, треонин и тирозин. Так вот, p210 Bcr-Abl - это тирозинкиназа, так как цепляет остатки фосфорной кислоты на тирозиновые звенья полипептидов.
   Фактически, даже ничего не зная о структуре мутантного белка, мы с вами можем предложить 2 способа создания его потенциального ингибитора. Первый путь - сделать молекулу, которую фермент бы принимал за тирозин, присоединял к себе и затем глох.
   Источником фосфатных групп для протеинкиназ является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Поэтому второй возможный вариант - синтез лекарства, которое бы выдавало себя за АТФ. Однако АТФ - это универсальный донор фосфатных групп для всех протеинкиназ, и вообще вездесущее вещество, которое фактически является выскокоэнергетическим допингом для многих путей метаболизма, напрямую не связанных с фосфорилированием. Его концентрация в клетке высока, поэтому ингибитор должен быть весьма сильным, т.е. он уже при низких концентрациях должен тормозить действие онкопротеина p210 Bcr-Abl, так как будет бороться за его активный центр с естественным субстратом, присутствующим в очень большой концентрации.

АТФ - донор фосфатных групп при фосфорилировании. На гидроксильную группу аминокислоты белка переносится концевой остаток фосфорной кислоты АТФ. При этом АТФ превращается в АДФ - аденозиндифосфорную кислоту.

   Представьте, что вы - крутой марафонец, но соревноваться приходится с огромной толпой народа. И даже если ваши скорость и выносливость высоки, то масса менее подготовленных бегунов, которые постоянно путаются под ногами, мешает добежать до цели, как говориться, чисто механически. А теперь замените себя на молекулу потенциального ингибитора, а толпу - на множество молекул АТФ, и вы поймёте характер молекулярного препятствия, который придётся преодолевать новому лекарству.
   Характер этого молекулярного препятствия хорошо представляли себе и ведущие специалисты фармацевтических фирм. Поэтому неудивительно, что немногие из них решались браться за сомнительные, как тогда казалось, проекты по разработке селективных ингибиторов протеинкиназ. Но, как выяснилось, отказывались они от таких проектов совершенно зря. В настоящее время протекинкиназы - группа важнейших в фармакологическом плане мишеней. Это означает, что модификация их работы (увеличение или уменьшение активности) под действием различных веществ - предмет пристального изучения как учёных, работающих в области фундаментельной науки, так и исследователей, занимающихся прикладными проблемами, а именно - поиском новых лекарственных средств.
   Отмечу, что исследования по синтезу и изучению активности ингибиторов протеинкиназ начались в 80-ых годах прошлого века не только в связи с хроническим миелоидным лейкозом. Однако у меня нет возможности глубоко погружаться в область медицинской химии ингибиторов протеинкиназ, так как это потребовало бы не просто отдельной заметки, а целого цикла статей, и мне придётся сконцентрироваться на лечении ХМЛ. Возможно, я найду в себе силы вывалить все сотни мегабайтов библиографии, которые накопилась у меня за время написания сей саги, и интересующиеся историческим аспектом происходящего смогут найти в них что-нибудь любопытное.
   Что ж... Глобальная стратегия создания нового лекарственного препарата намечена, о локальной химической тактике поведую в следующий раз ;-).