Jei pakyla temperatūra, gyvas organizmas į tai reaguoja gamindamas savotiškus junginius, vadinamus „šilumos šoko b altymais“. Taip reaguoja žmogus, taip reaguoja katė, taip reaguoja bet kuris padaras, nes jis susideda iš gyvų ląstelių. Tačiau ne tik temperatūros kilimas išprovokuoja chlamidijų ir kitų rūšių šilumos šoko b altymo sintezę. Stiprus stresas dažnai sukelia situacijas.
Bendra informacija
Kadangi šilumos šoko b altymus organizmas gamina tik tam tikrose situacijose, jie turi nemažai skirtumų nuo įprastai gaminamų junginių. Jų susidarymo laikotarpiui būdingas pagrindinio b altymų telkinio, kuris vaidina svarbų vaidmenį metabolizme, ekspresijos slopinimas.
HSP-70 eukariotai, DnaK prokariotai yra šeima, kurioje mokslininkai sujungė šilumos šoko b altymus, kurie yra svarbūs išgyvenimui ląstelių lygiu. Tai reiškia, kad tokių junginių dėka ląstelė gali toliau funkcionuoti net ir esant stresui, karščiui ir agresyviai aplinkai. Tačiau šios šeimos b altymai taip pat gali dalyvauti normaliomis sąlygomis vykstančiuose procesuose.
Biologija mikroskopiniu lygmeniu
Jei domenai yra 100 % identiški, tada eukariotai ir prokariotai yra daugiauhomologiškas nei 50 %. Mokslininkai įrodė, kad gamtoje tarp visų b altymų grupių būtent 70 kDa HSP yra viena konservatyviausių. Tam skirti tyrimai buvo atlikti 1988 ir 1993 m. Tikėtina, kad šį reiškinį galima paaiškinti chaperono funkcija, būdinga šilumos šoko b altymams tarpląsteliniuose mechanizmuose.
Kaip tai veikia?
Jei svarstysime eukariotus, tai HSP genai indukuojami veikiant šilumos šokui. Jei kuri nors ląstelė išvengė stresinių sąlygų, tai faktoriai yra branduolyje, citoplazmoje kaip monomerai. Šis junginys neturi DNR surišimo aktyvumo.
Patiriant stresines sąlygas, ląstelė elgiasi taip: Hsp70 yra nuskilęs, o tai inicijuoja denatūruotų b altymų gamybą. HSP formuoja trimerus, veikla keičia savo charakterį ir veikia DNR, kas galiausiai lemia komponentų kaupimąsi ląstelės branduolyje. Procesą lydi daugkartinis chaperono transkripcijos padidėjimas. Žinoma, situacija, kuri tai išprovokavo, laikui bėgant praeina, o kai tai atsitiks, Hsp70 vėl gali būti įtrauktas į HSP. Su DNR susijusi veikla išnyksta, ląstelė toliau dirba taip, lyg nieko nebūtų nutikę. Ši įvykių seka buvo atskleista dar 1993 m. Morimoto atliktuose HSP tyrimuose. Jei organizmą paveikė bakterijos, HSP gali susikoncentruoti į sinoviją.
Kodėl ir kodėl?
Mokslininkai nustatė, kad HSP susidaro dėlįvairių neigiamų, gyvybei pavojingų situacijų įtaka ląstelei. Stresą sukelianti, žalinga įtaka iš išorės gali būti labai įvairi, tačiau lemianti tą patį variantą. Dėl HSP ląstelė išgyvena veikiama agresyvių veiksnių.
Žinoma, kad HSP skirstomi į tris šeimas. Be to, mokslininkai nustatė, kad yra antikūnų prieš šilumos šoko b altymą. Skirstymas į HSP grupes atliekamas atsižvelgiant į molekulinę masę. Trys kategorijos: 25, 70, 90 kDa. Jei gyvame organizme yra normaliai funkcionuojanti ląstelė, tai jos viduje tikrai bus įvairių tarpusavyje sumaišytų b altymų, gana panašių. Dėl HSP denatūruoti b altymai, taip pat ir neteisingai sulankstyti, vėl gali tapti sprendimu. Tačiau, be šios funkcijos, yra ir kitų.
Ką žinome ir ką spėjame
Iki šiol chlamidijų, kaip ir kitų HSP, šilumos šoko b altymas nebuvo iki galo ištirtas. Žinoma, yra keletas b altymų grupių, apie kurias mokslininkai turi gana daug duomenų, ir yra tokių, kurias dar reikia įvaldyti. Tačiau dabar mokslas pasiekė tokį lygį, kad žinios leis teigti, kad onkologijoje šilumos šoko b altymas gali būti tikrai naudinga priemonė nugalėti vieną baisiausių mūsų amžiaus ligų – vėžį.
Mokslininkai turi daugiausiai duomenų apie HSP Hsp70, kuris gali prisijungti prie įvairių b altymų, agregatų, kompleksų,net ir su nenormaliais. Laikui bėgant, atsipalaidavimas atsiranda kartu su ATP ryšiu. Tai reiškia, kad ląstelėje vėl atsiranda tirpalas, o b altymams, kuriems buvo atliktas neteisingas lankstymo procesas, ši operacija gali būti taikoma dar kartą. Hidrolizė, ATP surišimas – tai mechanizmai, dėl kurių tai įmanoma.
Anomalijos ir normos
Sunku pervertinti šilumos šoko b altymų vaidmenį gyviems organizmams. Bet kurioje ląstelėje visada yra nenormalių b altymų, kurių koncentracija gali padidėti, jei tam yra išorinių prielaidų. Tipiška istorija yra perkaitimas arba infekcija. Tai reiškia, kad norint tęsti ląstelės gyvavimą, reikia skubiai generuoti didesnį HSP kiekį. Įsijungia transkripcijos mechanizmas, kuris inicijuoja b altymų gamybą, ląstelė prisitaiko prie kintančių sąlygų ir toliau funkcionuoja. Tačiau kartu su jau žinomais mechanizmais dar daug ką reikia atrasti. Visų pirma, antikūnai prieš chlamidijų karščio šoko b altymą yra gana didelis mokslininkų veiklos laukas.
HSP, kai padidėja polipeptidinė grandinė ir jie atsiduria tokiomis sąlygomis, kurios leidžia su ja užmegzti ryšį, išvengti nespecifinės agregacijos ir degradacijos. Vietoj to, lankstymas vyksta įprastai, o procese dalyvauja būtini palydovai. Hsp70 papildomai reikalingas polipeptidinių grandinių išskleidimui dalyvaujant ATP. Naudojant HSP galima pasiekti, kad nepoliniai regionai taip pat būtų paveikti fermentų.
HTS ir medicina
Rusijoje FMBA mokslininkai sugebėjo sukurti naują vaistą, naudodami šilumos šoko b altymą. Mokslininkų pristatytas vaistas nuo vėžio jau praėjo pirminį bandymą su sarkomų ir melanomų paveiktais eksperimentiniais graužikais. Šie eksperimentai leido drąsiai teigti, kad kovojant su onkologija žengtas reikšmingas žingsnis į priekį.
Mokslininkai pasiūlė ir sugebėjo įrodyti, kad šilumos šoko b altymas yra vaistas, tiksliau, gali tapti veiksmingo vaisto pagrindu, daugiausia dėl to, kad šios molekulės susidaro stresinėse situacijose. Kadangi iš pradžių juos gamina organizmas, kad užtikrintų ląstelių išlikimą, buvo pasiūlyta, kad tinkamai derinant su kitais vaistais galima susidoroti net su naviku.
HSP padeda vaistui aptikti sergančias ląsteles sergančiame kūne ir susidoroti su jose esančios DNR netaisyklingumu. Tikimasi, kad naujasis vaistas bus vienodai veiksmingas bet kokiam piktybinių ligų porūšiui. Tai skamba kaip pasaka, tačiau gydytojai eina dar toliau – jie daro prielaidą, kad išgydyti bus galima absoliučiai bet kuriame etape. Sutikite, toks karščio šoko b altymas nuo vėžio, kai jis išlaikys visus testus ir patvirtins savo patikimumą, taps neįkainojamu turtu žmogaus civilizacijai.
Diagnozuokite ir gydykite
Išsamiausią informaciją apie šiuolaikinės medicinos viltį pateikė daktaras Simbircevas, vienas iš tų, kurie dirbo kuriant vaistą. Iš jo interviugalima suprasti, kokia logika mokslininkai sukūrė vaistą ir kaip jis turėtų suteikti efektyvumo. Be to, galima padaryti išvadas, ar šilumos šoko b altymas jau praėjo klinikinius tyrimus, ar dar laukia.
Kaip buvo minėta anksčiau, jei organizmas nepatiria stresinių sąlygų, tai BS gamyba vyksta išskirtinai nedideliais kiekiais, tačiau kintant išorinei įtakai ji žymiai padidėja. Tuo pačiu metu normalus žmogaus organizmas nepajėgia pagaminti tokio kiekio HSP, kuris padėtų nugalėti besiformuojantį piktybinį naviką. "Kas atsitiks, jei HTS bus įvestas iš išorės?" – pagalvojo mokslininkai ir šią idėją padarė tyrimo pagrindu.
Kaip tai turėtų veikti?
Siekdami sukurti naują vaistą, mokslininkai laboratorijoje atkūrė viską, kas reikalinga gyvoms ląstelėms pradėti gaminti HSP. Tam buvo gautas žmogaus genas, kuris buvo klonuotas naudojant naujausią įrangą. Laboratorijose tirtos bakterijos keitėsi, kol pradėjo savarankiškai gaminti mokslininkų taip trokštamą b altymą.
Mokslininkai, remdamiesi tyrimo metu gauta informacija, padarė išvadas apie HSP poveikį žmogaus organizmui. Tam reikėjo organizuoti b altymo rentgeno difrakcijos analizę. Tai padaryti visai nelengva: turėjome nusiųsti mėginius į mūsų planetos orbitą. Taip yra dėl to, kad žemiškos sąlygos nėra tinkamos teisingam, vienodam kristalų vystymuisi. O štai kosminiaisąlygos leidžia gauti būtent tuos kristalus, kurių reikėjo mokslininkams. Grįžę į savo gimtąją planetą, eksperimentiniai pavyzdžiai buvo padalinti tarp Japonijos ir Rusijos mokslininkų, kurie, kaip sakoma, ėmėsi analizės, nešvaistydami sekundės.
Ir ką jie rado?
Kol darbas šia kryptimi vis dar vyksta. Mokslininkų grupės atstovas teigė, kad buvo galima tiksliai nustatyti: tikslaus ryšio tarp HSP molekulės ir gyvos būtybės organo ar audinio nėra. Ir tai kalba apie universalumą. Tai reiškia, kad jei šilumos šoko b altymas bus pritaikytas medicinoje, jis iš karto taps panacėja nuo daugybės ligų – nesvarbu, kokį organą paveikė piktybinis navikas, jį galima išgydyti.
Iš pradžių mokslininkai gamino vaistą skysto pavidalo – jis suleidžiamas tiriamiesiems. Pirmieji gaminiui išbandyti buvo paimtos žiurkės ir pelės. Buvo galima nustatyti išgydymo atvejus tiek pradinėje, tiek vėlyvoje ligos vystymosi stadijoje. Dabartinis etapas vadinamas ikiklinikiniais tyrimais. Mokslininkai skaičiuoja, kad jos užbaigimo laikas yra mažiausiai metai. Po to atėjo laikas klinikiniams tyrimams. Rinkoje nauja priemonė, galbūt panacėja, atsiras dar po 3-4 metų. Tačiau, pasak mokslininkų, visa tai realu tik tuo atveju, jei projektas randa finansavimą.
Laukti ar nelaukti?
Žinoma, gydytojų pažadai skamba patraukliai, bet kartu pagrįstai sukelia nepasitikėjimą. Kiek laiko žmonija sirgo vėžiu, kiek aukųši liga buvo per pastaruosius kelis dešimtmečius, ir čia jie žada ne tik veiksmingą vaistą, bet ir tikrą panacėją - nuo bet kokios rūšies, bet kuriuo metu. Kaip tu gali tuo patikėti? Ir dar blogiau – tikėti, bet nelaukti, arba laukti, bet pasirodo, kad priemonė visai ne tokia gera, kaip tikėtasi, kaip buvo žadėta.
Vaisto kūrimas yra genų inžinerijos technika, tai yra pažangiausia medicinos kaip mokslo sritis. Tai reiškia, kad su derama sėkme rezultatai tikrai turėtų būti įspūdingi. Tačiau tai taip pat reiškia, kad procesas yra labai brangus. Paprastai investuotojai yra pasirengę investuoti gana daug pinigų į perspektyvius projektus, tačiau kai tema yra tokia populiari, didelis spaudimas, o terminas gana neryškus, rizika vertinama kaip didžiulė. Dabar tai yra optimistinės 3–4 metų prognozės, tačiau visi rinkos ekspertai puikiai žino, kaip dažnai laiko tarpas siekia dešimtmečius.
Nuostabu, neįtikėtina…o gal taip?
Biotechnologijos yra sritis, kurią pasaulietis negali suprasti. Todėl belieka tikėtis žodžių „ikiklinikinių tyrimų sėkmės“. Darbinis vaisto pavadinimas buvo „Šilumos šoko b altymas“. Tačiau HSP yra tik pagrindinė vaisto sudedamoji dalis, kuri žada būti proveržis vaistų nuo vėžio rinkoje. Be to, tikimasi, kad kompozicijoje bus daug naudingų medžiagų, kurios bus produkto veiksmingumo garantija. Ir visa tai tapo įmanoma dėl to, kad naujausios HSP studijosparodė, kad molekulė ne tik padeda apsaugoti gyvas ląsteles nuo pažeidimų, bet ir yra savotiškas „rodantis pirštas“imuninei sistemai, padedantis nustatyti, kurias ląsteles paveikia navikas, o kurias ne. Paprasčiau tariant, kai organizme HSP atsiranda pakankamai didelės koncentracijos, mokslininkai tikisi, kad imuninis atsakas pats sunaikins sergančius elementus.
Tikėkitės ir laukite
Apibendrinant galima teigti, kad naujovė prieš naviką pagrįsta tuo, kad pats organizmas turi priemonę, galinčią sunaikinti naviką, tik iš prigimties jis gana silpnas. Koncentracija tokia maža, kad apie jokį gydomąjį poveikį net negali svajoti. Tuo pačiu metu HSP iš dalies yra ląstelėse, kurios nėra paveiktos naviko, ir molekulė iš jų niekur „nepaliks“. Todėl būtina tiekti naudingą medžiagą iš išorės – kad ji dar labiau tiesiogiai paveiktų paveiktus elementus. Beje, nors mokslininkai daro prielaidą, kad vaistas net neturės šalutinio poveikio - ir tai yra dėl tokio didelio efektyvumo! Ir jie paaiškina šią „magiją“tuo, kad tyrimai parodė, kad nėra toksiškumo. Tačiau galutinės išvados bus padarytos, kai baigsis ikiklinikiniai tyrimai, kuriems prireiks mažiausiai metų.
