Ферроптоз — оружие против рака и болезни Альцгеймера

Расшифровка интервью Всеволода Вадимовича Белоусова, известного в России и мире ученого, руководителя проекта «Нейрокампус 2030». Всеволод Вадимович рассказал о революционной разработке, которая позволяет ускорить или замедлить гибель клеток человеческого организма и таким образом бороться с ныне неизлечимыми заболеваниями.

Автор: Белоусов Всеволод Вадимович, д.б.н., член-корреспондент РАН, и.о. заведующего кафедрой медицинских нейротехнологий медико-биологического факультета РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России, заведующий научно-исследовательской лабораторией синтетических нейротехнологий НИИ трансляционной медицины РНИМУ им. Н.И. Пирогова, главный научный сотрудник группы методов редактирования генома НИИ трансляционной медицины, и.о. директора стратегического проекта «Нейрокампус-2030» в рамках программы «Приоритет 2030».

Меня зовут Всеволод Белоусов, я являюсь ведущим научным сотрудником лаборатории экспериментальной онкологии Российского национального исследовательского университета имени Н.И. Пирогова. Лаборатория была создана под руководством Маркуса Конрада из Гельмгольц-центра в Мюнхене в рамках программы «Мегагрант».

Как происходит ферроптоз?

Клетки любого организма и одноклеточные организмы рано или поздно гибнут. Это нормальное явление, многие клетки гибнут за ненадобностью по истечении срока жизни. Одна из форм клеточной гибели, которую открыли не так давно и которая, возможно, пригодится в борьбе против рака, – ферроптоз.

Основой химической клеточной мембраны являются липиды, то есть жиры. У них есть одна особенность: они подвержены перекисному окислению. При ферроптозе окисление фосфолипидов происходит в присутствии железа и свободных радикалов или ионов кислорода. Это цепная реакция, которая, как спичка, поджигается и дальше распространяется по мембране, приводя к деформации мембран и фактически к гибели клетки.

Железо — это один из ключевых элементов, который составляет живую материю. Например, транспорт электронов в организме построен через железосодержащие белки. Также человек – аэробный организм, в наших клетках всегда много кислорода. То есть фактически эта ядерная смесь из кислорода и металлов существует в организме постоянно, а от моментального смертельного окисления клетки защищаются с помощью антиоксидантной системы.

Этот тип гибели был открыт сравнительно недавно. Сначала его даже не называли ферроптозом, термин был введен позже. Заведующий лабораторией экспериментальной онкологии Института трансляционной медицины РНИМУ им. Н.И. Пирогова Маркус Конрад открыл это как явление еще до того, как это было названо ферроптозом.

Ферроптоз может помочь в борьбе с онкозаболеваниями

Исследователей интересует вопрос, когда ферроптоз происходит, какая мембрана «поджигается»? Можно сказать, что они будто «динамитные шашки», но из них какая-то сырая, какая-то старая, какая-то нормальная. И мы поджигаем разные и наблюдаем, какая рванет. Оказалось, что некоторые раковые клетки, раковые линии очень чувствительны к ферроптозу, в них его достаточно легко запускать. Поиском таких веществ мы занимаемся в рамках «Мегагранта», и если мы находим, что можно облечь их в форму таблетки или инъекции, дать пациенту, и так как раковые клетки будут более чувствительны к ферроптозу, мы сможем запустить ферроптозный каскад, и они будут погибать.

Ферроптоз может помочь в борьбе с болезнью Альцгеймера

Можно поступить ровно наоборот – ферроптоз подавлять. Во многих нейродегенеративных заболеваниях ферроптоз — это, очевидно, одна из доминирующих форм гибели нейронов. Есть подозрение, что на самом деле все традиционные маркеры нейродегенерации, например, болезни Альцгеймера, — отложения, бляшки, амилоиды и так далее — это уже поздняя стадия заболевания и эти отложения не являются причиной, а поздним следствием и на самом деле там идут нарушения метаболических процессов, например, метаболизма железа и перекисное окисление. Если мы найдем хорошие ингибиторы ферроптоза, мы сможем их применять для терапии нейродегенеративных заболеваний, а некоторые из них очень острые. Например, некоторые виды атаксии развиваются не так, как Альцгеймер — годами во взрослом возрасте — а уже в молодом возрасте. Эти люди живут мало и у них фактически нет никакой терапии. Они ждут, когда же что-то такое будет.

В борьбе с болезнями учёным помогают гранты

В науке должен быть какой-то человек, который генерирует идеи, но нужно уметь еще эти идеи воплощать. Есть люди, которые в этом ремесле абсолютные виртуозы. Они понимают не только как сделать исследование, но и как оформить его в научную статью, чтобы ведущие журналы ее опубликовали. Если статья действительно хороша и ее берут в респектабельный журнал, Nature, или Science, или Cell, это приковывает к этой области интерес, приводит финансирование, позволяет этой области развиваться.

От того, как будет выстроена работа по предоставлению мегагрантов, абсолютно критичным образом зависит успешность программы в целом. Министерство науки и высшего образования выделяет порядка 30 миллионов рублей в год, что позволяет выстроить инфраструктуру, нанять людей, платить зарплаты ведущим ученым, покрывать все необходимые расходы. Есть задача создать центр кристаллизации, в который будут приходить учиться другие ученые.  Например, в этой лаборатории мы уже выиграли два гранта, один из них от Российского научного фонда, которые получены сотрудниками лаборатории, молодыми учеными.

Когда грант заканчивается, если приемочная комиссия признает грант эффективным и успешным, его можно продлить еще на два года. Один год деньги выделяет министерство, второй год университет сам должен подписаться, что выделит деньги в том же размере.

В борьбе с болезнями учёным помогают лабораторные животные

Один из смыслов программы «Мегагрант» — набор ведущих ученых с мировым именем в нашей стране, которые помогут развивать инфраструктуру и сформировать ядро, на основе которого будут расти молодые исследователи. На сегодняшний день например, выполнена работа по выращиванию трансгенных мышей, чтобы в них порастить опухоли и попытаться понять, как они развиваются в отсутствии или присутствии ферментов, ответственных за ферроптоз. Часть этой работы только предстоит совершить, потому что эти мышиные линии были недавно получены. Это требовало приезда специалистов из Германии. Часть линий мышей для этого тоже надо было из Германии транспортировать сюда.

Может показаться, что не совсем гуманно проводить исследования, в которых животные погибают. Однако все лекарства, особенно которые сейчас применяются в онкологии, были сделаны благодаря возможности тестировать их на животных. Только небольшая часть из самых удачных экспериментов расширяется до испытаний на человеке.

Почему Россия — привлекательная страна для ученых

Я бы пожелал всем институтам пытаться участвовать в этой программе, она чрезвычайно полезная. Я знаю массу примеров, когда мегагранты приводили к возникновению целых научных школ в университетах и институтах. Это драйвер роста. Естественно, не надо ожидать, что все выигранные гранты дадут этот эффект, но часть точно даст. Надо выигрывать, надо приглашать ученых. Им всем в России нравится, даже тем, кто Россию раньше не знал.

Кроме того, наука у нас в каких-то местах слишком бюрократизирована, а в каких-то — наоборот. В плане работы с животными у нас условия мягче, проще с ними работать, это сильная точка роста. Мы можем этим привлекать ведущих ученых. Если у вас есть лабораторные животные приличного качества, это очень сильный аргумент для немецких ученых приезжать сюда и что-то делать — в Германии, например, это несопоставимо сложнее.

Источник: Пресс-служба РНИМУ им. Н.И. Пирогова

Имеются противопоказания, не занимайтесь самолечением — обратитесь к специалисту!