Лекция 2. Принципы тераностики


Современное состояние тераностикиПредпосылки к развитию тераностики.
Одна из главных проблем современной медицины заключается в том, что все люди разные.  Одни и те же болезни могут у разных людей протекать по-разному, а одно и то же лекарство – кому-то помочь, а у кого-то вызвать неприятные побочные эффекты; кому-то спасти жизнь, а кого-то убить.
До сих пор такие вопросы пытались решать максимально универсально. Регулирующие органы разрешали использовать лекарства с опасными побочными эффектами, только при самых тяжелых болезнях и неблагоприятных прогнозах. Максимум того, что мог сделать отдельный рядовой врач в своей практике – спросить у пациента, не было ли у него необычных реакций на это или похожее лекарство раньше.
Для некоторых лекарств, например, антикоагулянта  HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B0%D1%80%D1%84%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%BD" варфарина,  чувствительность к которому может сильно различаться в зависимости от аллельных вариантов двух генов, дозу подбирают индивидуально, время от времени беря анализ крови и оценивая параметры свертываемости.  Больные диабетом теперь часто приобретают домашний глюкометр, несколько раз в день измеряют уровень сахара в крови и корректируют дозы инсулина, исходя из результатов измерений. Есть даже возможность  установить инсулиновую помпу – прибор, который будет сам измерять уровень сахара в крови, сам рассчитывать нужную дозу инсулина и сам ее вводить.
Для людей, постоянно принимающих антикоагулянты и инсулин очень важно не превышать дозу, фактически, это вопрос жизни и смерти. Превышение индивидуальной дозы антикоагулянтов грозит кровотечениями, а слишком большая доза инсулина – очень опасной гипогликемической комой. Низкий уровень глюкозы в крови сиюминутно более опасная вещь, чем высокий. Не удивительно, что именно в этих ситуациях, в которых, с одной стороны, состояния пациентов и их реакция на лекарства могут быть очень разными, а, с другой стороны, есть угроза для жизни, медицина начала становиться персонализированной.
Следующий шаг на пути к персонализированной медицине – это перестать подбирать нужную дозу методом проб и ошибок, а сделать в самом начале анализы и определить, чем и в какой дозе лечить конкретного пациента. Этот подход сравнительно легко реализовать в тех случаях, когда различия в реакции на лекарства происходят из уже известных генетических различий. Так, например, цитохром P450 – группа белков, участвующая в метаболизме многих лекарств. У него есть более быстрые и более медленные разновидности. Некоторые лекарства выпускаются и принимаются не в том виде, в котором работают в организме. Чтобы стать активными, они должны пройти превращение, в котором и участвует цитохром P450. Если P450 работает слишком медленно, концентрация терапевтического вещества ниже, чем нужно. А если слишком быстро – может произойти передозировка.  Несколько летальных случаев такой передозировки произошло в 2012 году в США с детьми, которым после операций давали обезболивающее – кодеин. Кодеин при участии P450 в организме человека постепенно превращается в морфин, и у троих детей с очень быстрыми вариантами P450 превращение в морфин оказалось недостаточно постепенным, и дети погибли фактически от передозировки морфина.
С развитием технологий секвенирования появилась возможность быстро и дешево узнать, какой вариант белка у человека. Такие анализы, правда, еще не вошли в рутинную практику. Вероятно, они смогли бы помочь в ситуации с кодеином. Однако мета-анализ попыток подобрать дозу варфарина по генетическим тестам показал, что такие тесты не имеют преимуществ перед оценкой непосредственно свертываемости крови: они не быстрее, не дешевле и не снижают числа побочных эффектов.  Со временем цена секвенирования еще снизится, а его скорость – вырастет. Параллельно с этим будут накапливаться знания о связи между генотипами и фенотипами у людей. Поэтому век персонализированной медицины уже точно не за горами. Можно предположить, что наиболее востребованной областью будет чтение геномов опухолей. В опухолевых клетках всегда очень много мутаций и, узнав, какие именно гены работают аномально в опухоли конкретного пациента, можно будет узнать, где у опухоли слабые места, и выбрать оптимальный вариант лечения.
Но есть и плохие новости: далеко не вся вариабельность патологических состояний и реакции на лечение объясняется генетически. А в некоторых случаях, может, и объясняется, но ученые об этом пока ничего не знают. Или знают, что наследственная составляющая существует, но не могут указать на конкретные гены.
В этом случае можно анализировать не гены, а состояние организма в реальном времени. Собственно, именно так и поступают при определении дозы варфарина, следя за свертываемостью крови, или подбирая дозу инсулина по показаниям глюкометра. Вопрос в том, можно ли автоматизировать этот процесс, чтобы он доставлял минимум неудобств пациенту и не требовал от него пристального внимания и ежедневного посещения врача и лаборатории.
Инсулин у человека и сам по себе не попадает в кровь все время с постоянной скоростью. Если бы это было так, даже сейчас, когда никакого дефицита еды нет, у людей время от времени наступала бы гипогликемия.  Например, если долго спать. Или задержаться вечером на работе. Или если попался нерасторопный официант. И все эти ситуации были бы опасны или, как минимум, неприятны.  А уж наши предки, на долю которых не выпало такого изобилия, которым зачастую вообще приходилось ходить голодными, и вовсе не прожили бы сколько-нибудь долго. Поэтому с самого начала инсулин должен был попадать в кровь только тогда, когда в крови становилось много глюкозы.
Глюкозозависимое поступление инсулина в кровь обеспечивают  β-клетки островков Лангерганса. И это, в основном, происходит не за счет того, что инсулин глюкозозависимо синтезируется, а именно за счет глюкозозависимого выпуска инсулина из клеток. Это очень сложный многостадийный процесс, и никакие другие клетки так не умеют. Когда, как это происходит при диабете первого типа, иммунная система убивает β-клетки, больным приходится брать их работу на себя: отслеживать уровень глюкозы и делать в нужные моменты инъекции инсулина. С развитием генной и клеточной терапии появилась новая опция:  внедрить активный ген инсулина, например, в клетки печени. Но оказалось, что такая стратегия плоха: она не обеспечивает глюкозозависимого попадания инсулина в кровь. Это умеют только β-клетки. В теории возможно получить новые β-клетки из стволовых (например, из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток) или перепрограммируя клетки другого типа (например, гепатоциты). Потом такие клетки можно будет пересадить обратно в поджелудочную железу. Надо только понимать, что такой метод лечения очень дорогой, и нет никакой гарантии, что иммунная система не поступит с новыми β-клетками так же, как она поступила со старыми.
Третья, не такая очевидная стратегия опирается в большей степени на генную инженерию. Даже у гена, кодирующего инсулин (на самом деле, предшественник инсулина, который еще должен созреть), в регуляторной области есть участки, чувствительные к глюкозе. Есть они и у многих других генов: печеночной  HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%B7%D1%8B" пируваткиназы, белка-переносчика глюкозы,  HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BB%D1%8E%D0%BA%D0%B0%D0%B3%D0%BE%D0%BD" глюкагонового рецептора – белков, задействованных в обмене веществ. Комбинируя эти регуляторные участки, удалось получить генетические конструкции, которые, работая у больных диабетом мышей в клетках печени, поддерживают нормальный уровень глюкозы в крови, как при усиленном питании, так и при голодании.
Если говорить о генной терапии хронических болезней, полезно сделать конструкции такими, чтобы они сами следили за состоянием организма, и в зависимости от него, регулировали бы синтез терапевтических белков. В связи с этим последнее время употребляют термин тераностика (theranostics), то есть терапия и диагностика одновременно. Генетическая конструкция определяет условия и, в случае необходимости, поставляет нужное вещество. Например, экспрессия некоторых генов в человеческом организме активируется при недостатке кислорода. Вооружившись такими регуляторными элементами, можно сделать генетические конструкции для лечения ишемической болезни сердца или диабетической стопы.
В декабре была опубликована работа, предлагающая такую генетическую конструкцию для лечения псориаза. Псориаз – кожное, предположительно аутоимунное заболевание, точные причины которого неизвестны.  Псориаз, конечно, не смертелен, но заметно снижает качество жизни. Как правило, его течение неравномерно: обострения сменяются ремиссиями. Хотя и считается, что некоторые факторы (болезни, стресс и т.п.) могут провоцировать обострение,  в жизни часто встречаются обострения на ровном месте и такие же спонтанные ремиссии. На раннем этапе обострения происходит избыточное размножение лимфоцитов, синтезирующих провоспалительные цитокины, и клеток кожи – кератиноцитов (из-за этого возникает самый характерный симптом псориаза – чешуйки на коже). Основных провоспалительных цитокина синтезируется два – интерлейкин 22 (IL22) и фактор некроза опухолей α (ФНОα, TNFα). Название ФНОα отражает историю его открытия, а не специализацию – это универсальный воспалительный агент, призывающий клетки иммунной системы на борьбу с врагами. Современные таргетные лекарства против псориаза – это антитела к веществам-медиаторам воспаления или молекулы, убивающие лимфоциты. Эти лекарства достаточно эффективны, но, видимо, недостаточно специфичны: их применение повышает риск инфекций. Протививоспалительные цитокины – IL4 и IL10 – оказались лучшими лекарствами, но слишком дорогими. Это белки с довольно коротким временем жизни.
Кроме того, подъем концентрации провоспалительных молекул в крови можно заметить раньше, чем обострение на коже. Если бы удалось начать лечение в этот момент, обострение можно было бы предотвратить. Волшебным образом предложенная в статье конструкция может и это.
Авторы работы разработали клетки, которые в ответ на ОДНОВРЕМЕННОЕ появление в окружающей их среде провоспалительных цитокинов ФНОα и IL22 синтезируют противовоспалительные цитокины IL4 и IL10. Для этого понадобилось ввести в клетку дополнительно искусственные рецепторы и конструкции, в которых синтез IL4 и IL10 управляется сигналами от этих рецепторов.

 
Клетки упаковали в полимерные капсулы и имплантировали мышам. Оказалось, что такие капсулы работают хорошо. Будучи имплантированы заранее, они предотвращали развитие у мышей аналога псориаза, а будучи имплантированы уже во время болезни, смягчали ее симптомы. Кроме того, клетки никак не реагировали на другие, не связанные с псориазом, болезни. Вероятно, это объясняется тем, что сочетание ФНОα+IL22 специфично именно для псориаза. (http://polit.ru/article/2016/01/07/ps_theranostics/)
Определение персонализированной медицины. Современные методы лечения и диагностики заболеваний на ранних стадиях.
Персонализированную медицину определяют как «быстро развивающуюся область здравоохранения, основанную на интегрированном, координированном и индивидуальном для каждого пациента подходе к анализу возникновения и течения заболевания» [3] или как «интегральную медицину, которая включает разработку персонализированных средств лечения на основе геномики, тестирование на предрасположенность к болезням, профилактику, объединение диагностики с лечением и мониторинг лечения» [4]. В последних обзорах теми же авторами отмечается роль не только генетических, но и других индивидуальных факторов [5, 6]. Как отмечает Whitcomb, персонализированная медицина «интегрирует индивидуальную генетическую и другую информацию для предупреждения и лечения комплексных нарушений на основе наблюдений «от науки к клинике» («from bench to bedside») [7].
Цель персонализированной медицины состоит в том, чтобы «найти подходящий лекарственный препарат для конкретного больного, и в некоторых случаях даже разработать схему лечения пациента в соответствии с его индивидуальными данными» [4]. Необходимость этого обусловлена тем, что традиционные, создаваемые для лечения конкретного заболевания лекарственные препараты, оказываются неэффективными для 30–60% пациентов наряду с высокой частотой возникновения побочных эффектов [1].
В основе персонализированной медицины лежит несколько подходов, развитых и используемых в различной степени. В принципе, это обычные терапевтические подходы, но примененные с учетом индивидуальных особенностей конкретного больного.
Основные подходы персонализированной медицины включают в себя следующие направления.
• Предсказание на основе геномных данных вероятности возникновения того или иного заболевания с последующей разработкой профилактической индивидуальной схемы [8].
• Переход от традиционной клинической к персонализированной диагностике заболевания с учетом индивидуальных показателей пациента, в т.ч. биомаркеров различной молекулярной природы [9], с последующим сохранением биоматериала в течение всей его жизни.
• Выбор тактики лечения с учетом индивидуальных показателей пациентов, в т.ч. мониторинг лечения посредством биомаркеров, т.н. тераностика [10].
• Фармакологические аспекты, включающие индивидуальный подбор лекарственных средств путем сочетания геномных предсказаний и терапевтического лекарственного мониторинга [11].
Геномика в персонализированной медицине
Решающим шагом в создании отрасли персонализированной медицины стала расшифровка генома человека. Появилась возможность получать научную информацию об индивидуальных особенностях конкретного пациента, что позволяет определять характер возникновения и течения заболевания, а также реакцию на определенные виды лечения [12–14]. Анализ полного генома отдельных людей на 2001 г. казался дорогостоящим (примерно 300 тыс. долларов США), и поэтому прикладные медицинские перспективы такой информации казались делом отдаленного будущего. Однако развитие технологий происходило скачкообразно, и сейчас стоимость расшифровки генома приближается к 1 тыс. долларов США [3, 15]. Широкие возможности геномного секвенирования позволили американскому Национальному институту здоровья (NIH) объявить в 2011 г. о новом геномном проекте, который обеспечит ускорение внедрения достижений геномики в практическую медицину [15].
Ранее исследования отдельных генов и локусов также создали существенные предпосылки для персонализации. Выявлены мутации, сопряженные с теми или иными заболеваниями. Для оценки значимости обнаруживаемых индивидуальных единичных нуклеотидных полиморфизмов (SNP) в анализируемых генах проводят исследования сравнения частоты их встречаемости между здоровыми лицами и группами больных. Предсказательную информативность обнаруживаемых SNP оценивают по коэффициенту риска (odds ratio, OR), указывающему, во сколько раз чаще данный маркер встречается у больных, чем в популяции в целом. Установлено более 2400 SNP, статистически достоверно ассоциированных с заболеваниями с высокими OR [3, 16]. Так, например, найдено от 20 до 100 различных вариантов комбинаций SNP для каждого из таких заболеваний, как болезнь Крона, сахарный диабет 2-го типа, сердечно-сосудистые заболевания [3]. Исследование пациентов с гепатитом С продемонстрировало особенности генотипа, оказывающие влияние на эффективность противовирусной терапии [17], а генная регуляция захвата печенью гиполипидемических препаратов группы статинов оказалась статистически достоверно сопряженной с риском возникновения побочного действия этих лекарств — миопатии, причем с высоким коэффициентом риска [18]. Вместе с тем большая комплексность генома человека, невозможность функционально охарактеризовать ряд редких мутаций создают тенденцию к некоторому скепсису в научном сообществе касательно применимости на практике полногеномных данных [19].
От традиционной клинической диагностики к персонализированной диагностике на основе постгеномных технологий
В современной медицине клиническая диагностика, в частности инструментальная, как, например, различные виды томографии, является существенно более персонализированной и направленной на контакт клинициста с каждым конкретным пациентом, чем лабораторные методы исследования. Обычно лабораторные тесты рассматривают одну или несколько групп, очень разнородных клинически, и вводят жесткие критерии «отсечения» для того или иного биомаркера. Примером может послужить тест на простат-специфический антиген (PSA) при раке предстательной железы. Этот белок часто достигает принятого для рака простаты критического уровня при воспалительных и доброкачественных состояниях простаты, и из-за этого в ряде стран не так давно перестал быть рекомендованным для широкого скрининга [29].
Для перехода лабораторной диагностики заболеваний в русло персонализированной медицины перспективным инструментом могут стать постгеномные технологии, инвентаризирующие в организме человека результаты генной экспрессии на разной стадии: матричные и другие РНК (транскриптомика), белки (протеомика) и, наконец, метаболиты (метаболомика).
Для диагностики и мониторинга лечения ряда заболеваний предложены подходы транскриптомики, т.е. инвентаризации РНК с помощью технологий микрочипов [3] и высокопроизводительного секвенирования нуклеиновых кислот [25, 30]. Это позволяет, например, дифференцировать отдельные виды рака и их подтипы, требующие разных схем терапии [25, 30]. Имеются сообщения о применении подходов транскриптомики к ряду других заболеваний: сердечно-сосудистых, ревматических, неврологических и др. [3]. Информативным, в частности, считают оценку микроРНК (миРНК), содержащей обычно 22 нуклеотида и способной ингибировать генную экспрессию через влияние на тРНК [31]. Так, некоторые различия миPHK клеток печени оказались сопряженными с влиянием на эффективность репликации вируса гепатита С [32].
Интенсивно развивающимся подходом персонализированной медицины является использование протеомики. Для поиска критериев разграничения между состоянием здоровья и болезнью протеомика должна определить полный набор белков, ассоциированных с конкретным физиологическим или патологическим состоянием. Именно протеомику рассматривают как приоритетную область для выявления биомаркеров [3]. Применение протеомики для выяснения действия лекарственных средств, включая индивидуальные особенности пациентов, определяют термином «фармакопротеомика». Растущий интерес к протеомике объясняют тем, что информация о последовательностях ДНК дает только статичный моментальный снимок различных путей, которые может использовать клетка, в то время как жизнь клетки представляет собой динамический процесс, в более полной степени отражаемый ее белковым набором [34].
Методы, используемые в протеомике, в т.ч. клинической, интенсивно развиваются [35]. Все подобные исследования находятся в соответствии с начатой в сентябре 2010 г. работой по проекту «Протеом человека» (Нuman Proteome Project, НРР) [34, 36], согласно которому планируется создание протеомной карты, включающей все белки, кодируемые геномом человека. Первоочередные задачи проекта: составление протеомных карт основных, или «мастерных», белков плазмы крови, печени, головного мозга. Для целей персонализированной медицины в этом плане возлагаются большие надежды на получение данных, связанных с протеомом крови, с учетом индивидуальных изменений в норме и при развитии патологии.
Наряду с выявлением белковых маркеров в плазме крови предполагается возможность осуществления персонализированной клинической диагностики на основании общего белкового профиля. Для этого предполагают проведение масс-спектрометрической характеристики образцов крови без идентификации индивидуальных белков («протеомный штрих-код») [37], что дало многообещающие предварительные результаты при ряде злокачественных опухолей [38].
Среди протеомных методов, перспективных для персонализированной медицины, следует отметить белковые биочипы, на которых иммобилизованы связывающие белки — антигены, антитела, ферменты [33], масс-спектрометрическую визуализацию тканей человека, или имиджинг [35, 39], и некоторые др. [40]. На сегодняшний день практическое использование протеомики для персонализированной медицины считают в большей степени делом будущего, возможно, ближайших нескольких лет [3, 33].
Определение низкомолекулярных продуктов различного происхождения определяют как отдельную область персонализированной медицины в диагностике — метаболомику. Метаболом человека содержит более 5000 низкомолекулярных метаболитов. Некоторые из них могут быть индикаторами патологических состояний. Их детектируют преимущественно с помощью масс спектрометрии и иногда путем ядерно-магнитного резонанса [49]. Метаболические маркеры значительно лучше, чем белки, подлежат оценке путем количественной масс-спектрометрии. Установлен ряд изменений метаболома при ишемии, диабете, нейродегенеративных болезнях [3], злокачественных опухолях, в частности при раке предстательной железы [50, 51].
В связи с переходом от больших групп пациентов к более раздробленным по различным критериям, а в идеале — к персонализированному подходу, большое значение приобретают биобанки (криобанки биологического материала) [52, 53]. Особый интерес представляют научные программы, где в биобанк депонируются образцы доступных биологических жидкостей от одного индивида в разные периоды его жизни [54]. В таком случае имеется уникальная возможность использовать для диагностики в качестве контроля собственный биологический материал, полученный ранее. Таким образом, будут сняты проблемы наблюдаемых у людей межиндивидуальных колебаний уровня биомаркеров и других белков плазмы крови или мочи [55]. В настоящее время создание биобанков в сочетании с регистрами пациентов рассматривается как основной путь к проведению трансляционных исследований по внедрению фундаментальных знаний в практическую медицину [53].
Медицинская диагностика — это набор правил, методов и решений, которые позволяют прийти к заключению о наличии или вероятности наличия у человека того или иного заболевания. Сегодня открытие новых и совершенствование уже существующих методов диагностики является важным направлением медицинских исследований. Так, одной из самых сложных задач, которую пытается решить человечество, является противодействие онкологическим заболеваниям, и все революционные методы терапии в онкологии появились главным образом из-за развития методов диагностики рака на ранней стадии. Но проблема слишком поздней диагностики болезней до сих пор остается решающей для лечения. В то же время ранняя диагностика таких заболеваний, как диабет или болезни сердца, позволяет разработать эффективные методы их профилактики. Раннее диагностирование не всегда равно излечению, но развитие методов поиска биомаркеров и признаков заболеваний буквально ежедневно стимулирует биомедицинские исследования и продвигает нас в поиске лекарства от рака или болезни Альцгеймера.
Как выявить заболевания сердца на ранней стадии? Наночастицы в нашем организме, которые переносят информацию о болезнях.
Наночастицы экзосомы в организме несут информацию о состоянии клетки, и в том числе о болезнях. Эти пузырьки получили название «экзосомы». Экзосомы - это внеклеточные везикулы, диаметр которых 35—90 нанометров, выделяются в межклеточное пространство клетками различных тканей и органов. Также они обнаружены в тканевых жидкостях организма: в сыворотке крови, моче, спинномозговой жидкости и слюне. Их полость имеет цитоплазму и в себя включает различные виды белков, микроРНК и липиды.
Необходимым условием жизнедеятельности многоклеточного организма являются межклеточные взаимосвязи, позволяющие скоординировать биохимические процессы, протекающие в его клетках. Такая коммуникация даёт возможность контролировать и направлять развитие и работу организма. Например, развитие эмбриона требует сложнейшей регуляции: необходимо, чтобы все клетки правильно посылали сигналы о себе и правильно реагировали на сигналы, полученные извне. Неадекватная реакция на такой сигнал может привести к аномалиям развития или к таким заболеваниям как рак. Сигналы передаются с помощью гормонов, цитокинов и хемокинов, факторов роста, нейромедиаторов, метаболитов, ионов и проч. Передача сигналов может осуществляться как путем секреции во внеклеточное пространство, так и через щелевые контакты напрямую между клетками [1]. Однако эти способы передачи сигнала предполагают либо тесный контакт между клетками, либо слишком просты для того, чтобы обмениваться комплексной информацией на расстоянии.
Как недавно выяснилось, есть еще один способ передачи информации между клетками — крошечные внеклеточные пузырьки, выделяемые клетками в окружающую среду и разносимые кровотоком по всему организму [2]. С момента открытия и до начала XXI века никто ими особенно не интересовался. Потом выяснилось, что они обладают способностью регулировать иммунные реакции организма. Когда же в 2007 году в них были обнаружены нуклеиновые кислоты, стало ясно, что это пока недостаточно изученный механизм координации и «взаимопомощи» клеток организма [3].
Благодаря тому, что эти пузырьки несут белки, липиды и нуклеиновые кислоты, они способны воздействовать на клетку-адресата гораздо более сложным способом, чем отдельные растворенные вещества. Дополнительное удобство здесь в том, что содержимое пузырька окружено мембраной, которая предохраняет его от воздействия среды. Рецепторы на поверхности мембраны обеспечивают доставку точно по адресу. Путешествуют такие «посылки» наиболее экономичным «водным транспортом» — с жидкостью, циркулирующей по кровеносным и лимфатическим сосудам. Таким образом обеспечивается обмен информацией между удаленными клетками в самых разных органах и частях тела.
Помимо переноса информации внеклеточные везикулы могут участвовать и в механизмах «взаимопомощи» — доставлять готовые белки, необходимые «адресату». Например, внеклеточные пузырьки, называемые экзосомами, переправляют от нейронов к мышечным клеткам мембранный белок синаптотагмин-4. Он нужен для формирования нервно-мышечного соединения (синапса), через которое передаются электрические сигналы от нейронов к мышечным клеткам. Производится этот белок в нервных клетках, а используется в мышечных, так что без пересылки тут не обойтись [4].
В 2013 году работы по изучению везикулярного транспорта были удостоены Нобелевской премии: «Нобелевская премия по физиологии и медицине (2013): везикулярный транспорт» [5].
В зависимости от того, как образуются внеклеточные пузырьки и какой они величины, их называют апоптозными тельцами, эктосомами или экзосомами.
Апоптозные тельца, они же апотельца, — это ограниченные плазматической мембраной фрагменты клетки, образующиеся в результате апоптоза — регулируемой организмом самоликвидации клетки. Они имеют размер около 50–5000 нм в диаметре и могут содержать органеллы или даже фрагменты ядра погибшей клетки.
Эктосомы, или почкующиеся микровезикулы, образуются путем выпячивания плазматической мембраны из клетки наружу; выпуклость отшнуровывается от мембраны клетки и превращается в пузырек. Это довольно крупные пузырьки — обычно от 50 до 200 нм, но иногда достигают и 1000 нм в диаметре.
Экзосомы — небольшие пузырьки (обычно от 40 до 100 нм). Первоначально они образуются внутри клетки — почкуются в полость, называемую эндосомой. Когда в этой полости накапливается достаточно много экзосом, дальнейшая ее судьба зависит от того, какими липидами промаркирована ее мембрана. Если эндосома помечена лизобисфосфатидиловой кислотой (фосфатидилинозитол-3-фосфат) и содержит убиквитинированные белки, то ее содержимое будет уничтожено: она сольется с лизосомой — мембранным пузырьком, наполненным ферментами, которые расщепляют белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты. Если же мембрана эндосомы содержит церамиды — это сигнал «отправить почту»: эндосома сливается с поверхностной мембраной клетки, и множество экзосом выталкивается наружу, во внеклеточную среду.
Экзосомы и эктосомы были обнаружены в самых разных полостных жидкостях организма: их можно найти в моче, в сперме, в сыворотке крови, в лимфе, в слюне, в слезах, в выделениях из носа, в желчи, в околоплодных водах и даже в грудном молоке. Производить экзосомы, как теперь известно, способна почти любая наша клетка — от желудочно-кишечного тракта и желез внутренней секреции до кожи и мозга.
Как выделить нужные экзосомы? Это придумал сам организм. Организм вырабатывает антитела на любой антиген. Например, когда в организм попадают вирусы, он начинает вырабатывать антитела. Ученые научились вырабатывать антитела в искусственных условиях, и регистрировать нужные клетки. В случаях заболеваний сердца есть два вида частиц. Когда сердце начинает испытывать недостаточность, в крови увеличиваются апоптозные клетки – клетки, возникающие в результате распада сердечной мышцы. Организм начинает тут же организовывать клетки, которые способствуют заживлению: сердечная мышца должна расти быстро. У больного человека резко меняется соотношение и количество этих клеток. И, меряя соотношение этих клеток, можно диагностировать заболевания сердца на ранней стадии.
Посмотреть видео.
Вопрос для семинара: Предмет и задачи тераностики.

Приложенные файлы

  • docx 7166504
    Размер файла: 174 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий