12 биологических новостей в картинках

Вообще, мы серьезные люди. Гранит науки хрустит на наших зубах. Мы освещаем такие суровые, такие сложные закоулки биологического знания, до которых не дотянулись фонари других научно-популярных сайтов. Но иногда нам так хочется подурачиться. И рассказать о науке веселым языком, показать ее под другим углом. Нарисовать забавных картинок, написать легкий и смешной текст. Поэтому мы и открыли новую рубрику — «12 биологических новостей в картинках».

Интеллектуальный партнер этих иллюстрированных рассказов — АО РВК.

Болезнь Альцгеймера, как правило, развивается у людей старше 65 лет. Внешне она проявляется триадой «афазия-апраксия-агнозия»: человек утрачивает способность совершать элементарные действия, распознавать предметы и лица людей, нарушается его речевая активность. При этом отклонениям в поведении пациентов предшествуют физиологические изменения в их организме. За 10–15 лет до первых проявлений заболевания в мозге начинают откладываться так называемые β-амилоидные бляшки. Эти характерные скопления сформированы преимущественно β-амилоидом — пептидом, образующимся особым ферментативным расщеплением белка — предшественника β-амилоида. Многие исследователи считают, что эти образования способствуют прогрессирующей дегенерации клеток мозга, в связи с чем разрабатывают лекарства, направленные на уничтожение или уменьшение числа β-амилоидных скоплений. В 2016 году сразу два таких противоамилоидных препарата проходили клинические испытания.

Одно из этих лекарств разработали в Швейцарии. Вначале ученые отбирали образцы крови у пожилых людей, которые не демонстрировали никаких когнитивных нарушений. Затем из отобранной крови они выделяли B-лимфоциты. При этом важно было выделить такие клетки, антитела которых распознавали бы «токсичные» β-амилоидные бляшки, но не белок-предшественник. Дело в том, что предшественник β-амилоида присутствует во всем организме и играет важную роль в росте нервных клеток, поэтому затрагивать его крайне нежелательно — можно навредить здоровью. В результате было получено моноклональное антитело адуканумаб (aducanumab) [1]. Оно избирательно реагирует с вредным β-амилоидом, но не атакует полезный белок-предшественник. Предположительно, это антитело может помочь пациентам на ранней стадии болезни Альцгеймера.

К настоящему моменту уже завершена первая фаза клинических испытаний адуканумаба [2], [3]. Лечению этим антителом подвергались 165 пациентов на ранней стадии болезни Альцгеймера: часть из них получала адуканумаб, а часть (контрольная группа) — плацебо. Сравнивая между собой такие группы, можно судить об эффективности лекарства. Оказалось, что у пациентов из группы плацебо значительно снижались когнитивные способности, тогда как у пациентов, получающих антитело, они стабилизировались. Проверяли это при помощи стандартных вопросников для оценки познавательных способностей. Также методом позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) ученые выяснили, что адуканумаб способствует уменьшению β-амилоидных отложений в мозге. В настоящее время проводятся новые клинические исследования для дальнейшей оценки безопасности и эффективности адуканумаба.

Второй препарат получили исследователи из США и Канады [4]. Называется он верубецестат (verubecestat), и его функция заключается в ингибировании фермента бета-секретазы (BACE1). Этот фермент — один из главных «производителей» β-амилоида в мозге. Исследования, которые проводились на грызунах и приматах, показали, что у животных, принимавших верубецестат на протяжении 6–9 месяцев, содержание β-амилоида в центральной нервной системе заметно снижалось. К сожалению, результаты оказались не столь вдохновляющими, когда очередь дошла до лечения людей. В феврале 2017 года было решено прекратить клинические испытания верубецестата, поскольку препарат не проявлял эффективности в борьбе с уже развившейся болезнью Альцгеймера — по крайней мере, в случае ранней или умеренной деменции. Независимые эксперты сошлись во мнении, что в данном случае шансов получить положительный клинический эффект практически нет. Однако исследователи не теряют надежды: есть вероятность, что верубецестат подойдет для лечения пациентов с первыми проявлениями болезни Альцгеймера. Результаты этих клинических испытаний будут известны в феврале 2019 года.

В последнее время амилоидная гипотеза развития болезни Альцгеймера постепенно теряет свои позиции. Один из главных фактов, опровергающих устойчивое мнение о вредоносности β-амилоида, обнаружили исследователи из Массачусетской клинической больницы [5], [6]. Оказалось, что β-амилоид представляет собой нормальный компонент врожденного иммунитета. Ранее ученые подтвердили это предположение в экспериментах in vitro, то есть продемонстрировали соответствующие эффекты в модельных системах вне живого организма [7]. Сейчас же они получили аналогичные результаты в опытах in vivo, то есть на живых организмах. Новые исследования на мышах и круглых червях, как и эксперименты с культивируемыми клетками человеческого мозга, показали, что β-амилоид способен защищать организм от потенциально летальных инфекций. Ученые сравнивали синтетические формы β-амилоида с кателицидином — антимикробным пептидом, который помогает справляться с инвазивными бактериальными инфекциями. Оказалось, что β-амилоид ингибирует рост нескольких опасных патогенов так же, а иногда даже и лучше, чем кателицидин.

β-Амилоид, выделенный из мозга пациентов с болезнью Альцгеймера, подавлял рост культивируемых дрожжей Candida, а его синтетический аналог оказался эффективен против вирусов гриппа и герпеса. Также ученые выяснили, что трансгенные мыши, у которых экспрессировался ген человеческого β-амилоида, жили после заражения сальмонеллой значительно дольше их обычных сородичей. А быстрее всех погибали мыши, лишенные какого бы то ни было амилоидного предшественника. Трансгенная экспрессия β-амилоида защищала круглых червей и культуры нейронов от заражения микроорганизмами Candida и Salmonella. И, как вишенка на торте, последний факт: человеческий β-амилоид, синтезируемый живыми клетками, оказался в 1000 раз эффективнее в борьбе с инфекциями по сравнению с его синтетическими аналогами.

Почему так происходит? Вероятно, антимикробный эффект β-амилоида объясняется как раз его способностью образовывать агрегаты: его молекулы связываются с поверхностью микробов, а затем объединяются в плотные структуры, что предотвращает прикрепление патогенных микроорганизмов к клеткам макроорганизма. Тогда почему же амилоидные бляшки накапливаются именно в мозге? Ученые не исключают следующий вариант: возможно, мозг по каким-то причинам начинает воспринимать себя «атакованным» вторгающимися патогенами (и, возможно, в действительности так оно и есть), в результате чего запускается усиленная выработка амилоида. Но для подтверждения этой гипотезы требуются дальнейшие исследования.

Так каков же итог? Как лечить болезнь Альцгеймера? Пока очевидного ответа на этот вопрос, увы, нет. Однако, учитывая новые данные, следует понимать: тотальное уничтожение β-амилоида может быть чревато негативными последствиями для здоровья. Амилоидная гипотеза выглядит уже не так многообещающе, и ученым предстоит искать новые мишени для лечения этого тяжелого недуга. Хочется верить, что эра новых лекарств против болезни Альцгеймера уже не за горами.

Литература

1. Моноклональные антитела;
2. Jeff Sevigny, Ping Chiao, Thierry Bussière, Paul H. Weinreb, Leslie Williams, et. al.. (2016). The antibody aducanumab reduces Aβ plaques in Alzheimer’s disease. Nature. 537, 50-56;
3. Antibody reduces harmful brain amyloid plaques in Alzheimer’s patients. (2016). Science Daily;
4. M. E. Kennedy, A. W. Stamford, X. Chen, K. Cox, J. N. Cumming, et. al.. (2016). The BACE1 inhibitor verubecestat (MK-8931) reduces CNS  -amyloid in animal models and in Alzheimers disease patients. Science Translational Medicine. 8, 363ra150-363ra150;
5. D. K. V. Kumar, S. H. Choi, K. J. Washicosky, W. A. Eimer, S. Tucker, et. al.. (2016). Amyloid-  peptide protects against microbial infection in mouse and worm models of Alzheimers disease. Science Translational Medicine. 8, 340ra72-340ra72;
6. Human amyloid-beta acts as natural antibiotic in the brain: Alzheimer’s-associated amyloid plaques may trap microbes. (2016). Science Daily;
7. Возможно, β-амилоид болезни Альцгеймера — часть врождённого иммунитета.