Что такое ингибирует вирус
Вирусные инфекции могут поражать любой орган человека. Большинство вирусных инфекций протекает бессимптомно, но если инфекция носит симптоматический характер, ее тяжесть варьирует в широких пределах: от кратковременного заболевания, такого как насморк, до продолжительной, потенциально фатальной инфекции, например вызываемой вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) типа 1.
Вирусы можно избирательно ингибировать с помощью лекарств.
Избирательной ингибиции вирусов можно добиться двумя способами:
• ингибицией таких уникальных этапов репликации вируса, как связывание вируса с клеточными рецепторами, пенетрация, декапсидация, сборка или высвобождение вируса;
• преимущественной ингибицией этапов, свойственных также клеткам организма-хозяина, включая транскрипцию и трансляцию.
Потенциальную терапевтическую эффективность антивирусного препарата можно оценить in vitro, однако прогностическое значение этих данных существенно ниже, чем в случае определения in vitro лекарственной чувствительности бактерий. Отсутствие стандартизированных методов тестирования in vitro и недостаточное знание фармакокинетических и фармакодинамических отношений затрудняют точное определение соотношения между концентрацией лекарства и антивирусным эффектом.
Развитие резистентности вирусов часто ограничивает применимость антивирусных препаратов. Считается, что возникновение резистентности в процессе лечения наблюдается при использовании всех современных антивирусных препаратов, за исключением рибавирина, трифтортимидина, цидофовира и соривудина. Резистентность возникает в результате мутаций нуклеотидов, однако такие вирусы все еще могут оставаться чувствительными к другим антивирусным веществам, обладающим иным механизмом действия. Появление резистентных штаммов можно свести к минимуму, применяя комбинацию многих лекарственных веществ, как это принято при лечении инфекции, вызываемой ВИЧ-1.
Успех антивирусной химиотерапии зависит от иммунокомпетентности организма. Существующие в настоящее время антивирусные препараты обладают лишь вирусостатическим действием.
Симптомы и признаки вирусной инфекции обусловлены характером ответа организма. Ответ организма-хозяина на вирусную инфекцию варьирует от острого воспаления (например, менингоэнцефалит) до гипертрофии и гиперплазии (бородавки) или онкогенеза (например, Т-клеточный лейкоз, вызываемый лимфотропным вирусом 1 человека).
Воспалительный ответ клеток обычно ингибирует репликацию вируса и приводит к выздоровлению. У пациентов с нарушением иммунного ответа вирусная инфекция может носить затяжной характер и иметь более тяжелое течение. Иногда сам иммунный ответ организма вызывает патологические явления (например, при геморрагической лихорадке Денге). В редких случаях репликация вируса вызывает лишь слабую воспалительную реакцию или реакция отсутствует полностью, но тем не менее инфекция оказывается летальной (например, бешенство).
Антивирусные препараты эффективны против некоторых часто встречающихся вирусных инфекций. Антивирусные препараты дают терапевтический эффект при инфекциях, вызываемых следующими вирусами:
• вирусы герпеса (HSV-1, HSV-2, HHV-8, VZV и CMV);
• вирус гриппа А и В;
• респираторный синцитиальный вирус (RSV);
• вирусы гепатита В и С (HBV и HCV);
• вирусы папилломы человека (HPV);
• аренавирус лихорадки Ласса;
• вирус иммунодефицита человека (ВИЧ-1, ВИЧ-2).
ИНГИБИТОРЫ ВИРУСОВ
ИНГИБИТОРЫ ВИРУСОВ (лат. inhibere удерживать, останавливать) — вирусотропные вещества, образующиеся в организме человека или животного и обладающие способностью в результате взаимодействия с вирусами подавлять их инфекционную активность. Кроме того, И. в. могут подавлять и отдельные функции вирусов, напр, гемагглютинацию, обусловливаемую вирусом гриппа. В отличие от антител (см.), к-рым присуща строгая специфичность, ингибиторы обладают более широким спектром активности в отношении различных видов вирусов, что дало основание называть их неспецифическими факторами иммунитета.
Впервые И. в. были обнаружены в сыворотке крови. В 1910 г. С. Флекснер и Льюис (J. Lewis) описали способность нормальной сыворотки овец нейтрализовать вирус полиомиелита. В последующем ингибиторы к различным вирусам были найдены в сыворотках крови обезьян, кроликов, собак, птиц, коров, лошадей и других животных. В 1942 г. Херст (G. К. Hirst) обнаружил ингибиторы к вирусу гриппа в сыворотке крови здорового человека. Результаты большого числа исследований, проведенных в различных лабораториях, позволяют сделать вывод, что в сыворотках человека и животных содержатся ингибиторы, активные по отношению ко многим как РНК-, так и Д H K-со держащим вирусам. Установлено также, что И. в., выявляемые в сыворотках крови разных животных, различаются как качественно, так и количественно. Так, в сыворотке крови человека содержатся ингибиторы вирусов гриппа А и В, но отсутствуют ингибиторы вируса гриппа С, в сыворотке же крыс содержатся в большом количестве ингибиторы вирусов гриппа С, но мало ингибиторов вирусов гриппа А и В.
Помимо видовых различий в содержании И. в., характерных для различных животных, наблюдаются как индивидуальные колебания у отдельных особей, так и изменения количества И. в. у одного и того же животного в зависимости от возраста и времени года: содержание И. в. в сыворотке лабораторных животных резко уменьшается в зимне-весенние месяцы и возрастает летом и осенью. Аналогичные закономерности возрастной и сезонной динамики установлены и для человека. Сыворотки крови детей первых 2—5 мес. жизни обладают высокой вируснейтрализующей активностью (в этом случае имеют место И. в. материнского происхождения). Затем содержание И. в. резко падает и до 1,5—2 лет сыворотка крови детей характеризуется низким содержанием ингибиторов. Количество И. в. начинает возрастать после 3 лет, достигая высоких показателей к 9—10 годам. У стариков содержание И. в. в сыворотке крови также невелико.
Изучение хим. природы И. в. различных животных и человека позволило прийти к заключению об их неоднородности и достаточно сложном строении. Оказалось, напр., что вирусингибирующая активность сыворотки крови морской свинки В отношении вирусов гриппа А и ECHO связана с липопротеидами, входящими в состав глобулиновой фракции белков сыворотки, а ингибитор вируса Сендай был обнаружен в составе альбуминовой фракции.
Гетерогенность И. в. обусловила появление различных классификаций. В основу одной из них положено распределение И. в. по принципу устойчивости к прогреванию при различной температуре. Так, для ингибиторов миксовирусов и респираторных вирусов Т. Я. Лузяниной предложена следующая классификация. 1. Термолабильныe ингибиторы, которые разрушаются после прогреваний при t° 62—65° в течение часа (бета-ингибиторы). Большинство из них относится к бета-липопротеидам.
2. Термостабильные ингибиторы, которые в свою очередь делятся на две группы — ингибиторы умеренной термостабильности и ингибиторы высокой термостабильности.
И. в. умеренной термостабильности разрушаются после прогревания при t° 75° в течение часа (ингибитор Франсиса, альфа-ингибитор). Они относятся к мукопротеинам, простетической группой которых являются нейраминовая к-та и ее производные.
И. в. высокой термостабильности не разрушаются при t° 100° (гамма-ингибитор). По хим. структуре они относятся к гликопротеинам, преимущественно связаны с альфа2-глобулиновой фракцией сывороток, но обнаруживаются также и среди альбуминовой и бета-глобулиновой фракций.
Помимо сыворотки крови, И. в. найдены также в тканях, секретах и экскретах человека и позвоночных животных. Они обнаружены в экстрактах из тканей легкого, печени, селезенки, почки, мозга, в слюне, моче и т. д. В частности, в слюне здоровых людей найдены ингибиторы, подавляющие репродукцию вируса полиомиелита в различных культурах клеток. Следует заметить, что в ряде случаев ингибиторам, выделяемым из тканей, присуща более сложная структура, чем И. в., получаемых из сывороток крови. Установить какую-либо зависимость между содержанием ингибиторов в сыворотке крови и тканях не удалось.
По мнению В. М. Жданова, П. Н. Косякова, 3. И. Ровновой и др., муко- и липопротеиновые И. в., выявляемые в различных тканях, секретах и экскретах организма, а также некоторые виды термостабильных сывороточных ингибиторов следует считать рецепторами клеток или веществами, тождественными по своему составу этим рецепторам.
Механизм действия
Механизм действия И. в. сводится к их непосредственному соединению с вирусами, в результате чего последние теряют способность адсорбироваться на клетках и обусловливать последующее развитие инфекционного процесса. Различают два этапа взаимодействия вирусов и ингибиторов. Первый из них завершается формированием биологически нейтрального комплекса. Но в составе этого комплекса вирус еще сохраняет свою активность, к-рая может быть выявлена после обработки комплекса «вирус + + И. в.» трипсином. Второй этап заключается в необратимой инактивации нейтрализованного вируса. Этот этап необратим, и реактивации вируса после разрушения ингибитора не происходит.
Несмотря на то, что антивирусная активность И. в. порой бывает достаточно высокой (показано, напр., что сыворотки крови морских свинок могут нейтрализовать до 10 млн. DL50 для мышей некоторых штаммов вируса гриппа), судьба их в процессе заболеваний, обусловленных вирусами, изучена крайне недостаточно. Тем не менее установлено, что развитие вируса гриппа в эмбрионах кур, в мозге и легких мышей приводит к падению титров ингибиторов. Подобное понижение ингибирующей активности смывов из верхних дыхательных путей человека, наблюдавшееся в остром периоде гриппозной инфекции, было предложено использовать в качестве метода ранней диагностики гриппа. В процессе выздоровления от вирусной инфекции (в частности, от гриппа) количество ингибиторов вновь увеличивается. При этом титры сывороточных ингибиторов начинают нарастать примерно в те же сроки, когда появляются и антитела к вирусам. Повышение содержания И. в. и антител обычно идет параллельно. В последующем увеличение неспецифических И. в. сменяется снижением их количества, к-рое наступает раньше, чем начинает снижаться титр антител.
Наблюдавшаяся порой высокая антивирусная активность И. в. дала основание для попыток использовать их в качестве профилактического и леч. средства при некоторых экспериментальных вирусных инфекциях. Однако несмотря на полученные положительные результаты в ряде таких экспериментов И. в. не нашли практического применения в терапии вирусных инфекций.
Библиография: Косяков П. Н. и Ровно в а 3. И. Противовирусный иммунитет, М., 1972; Л у з я н и н а Т. Я. Особенности взаимодействия термолабильных сывороточных ингибиторов с различными вирусами, Acta virologica, т. 6, № 6, с. 498, 1962; Проблемы патогенеза и иммунологии респираторных вирусных инфекций, под ред. А. А. Смо-родинцева и др., т. 1, с. 35, Л., 1969.
Отряд самоубийц в медицине
Отряд самоубийц в медицине
Необратимый ингибитор (оранжевый), подобно диверсанту, подрывает работу фермента (синий). Это потенциальное лекарство против трипаносомы крузи — главной причины болезни сердца в Латинской Америке.
Авторы
Редакторы
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Многие лекарства конкурируют с природными молекулами за связывание со своей мишенью. Большинство таких препаратов связывается с белками за счет слабых взаимодействий, но некоторые способны образовывать прочные связи, «выключая» свою мишень до конца ее «жизни», пусть и ценой собственной. Такие лекарства относятся к классу необратимых ковалентных ингибиторов, получивших образное название суицидных ингибиторов (англ. suicide inhibitors). О них и пойдет речь в нашей статье. Как работают и насколько опасны одни из самых эффективных лекарств? Чья болезнь помогла открыть аспирин? Что общего между никотином и грейпфрутовым соком? Ответы на эти и многие другие вопросы вы найдете далее.
Конкурс «био/мол/текст»-2017
Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «био/мол/текст»-2017.
Генеральный спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Спонсором приза зрительских симпатий и партнером номинации «Биомедицина сегодня и завтра» выступила фирма «Инвитро».
Из чего же, из чего же сделаны эти лекарства?
Сегодня сложно представить себе человека, который ни разу в жизни не принял ни одной таблетки. Каждый год прилавки аптек пополняются все новыми и новыми лекарствами. Независимо от цвета упаковки препарата и его лекарственной формы (будь то таблетка, мазь, капсула, раствор для инъекций и т.д.) внутри всегда содержится главный компонент лекарства — действующее вещество. Именно оно и обеспечивает терапевтический эффект.
Большинство действующих веществ является ингибиторами, то есть они блокируют функцию того или иного белка (чаще фермента, но иногда и рецептора) в нашем или чужеродном организме. Многие из них связываются со своей мишенью обратимо, то есть после встраивания в мишень молекула может выйти обратно, так что их возможности сильно ограничены. Но необратимые ковалентные ингибиторы «намертво» связываются со своей мишенью. В результате фермент больше не способен функционировать до тех пор, пока клетка не синтезирует его новые копии.
Низкомолекулярные «взломщики»
«В чем же секрет столь сильного связывания этих ваших необратимых ингибиторов?» — спросите вы. В ковалентной связи. Существует несколько механизмов связывания лекарств с их молекулярными мишенями. Обычно связывание происходит при помощи слабых взаимодействий [4]. Ковалентная же связь является сильнейшим из возможных взаимодействий и превосходит любые другие в десятки, а то и сотни раз (табл.1) [5]!
| Тип связи | Энергия, ккал/моль |
|---|---|
| Ковалентная | 50–150 |
| Электростатическая | 5–10 |
| Водородная | 2–5 |
| Гидрофобная | 0,5–1 |
Механизм образования ковалентной связи строится на том, что пара электронов одного из атомов молекулярной мишени (нуклеофила) распределяется между ним и одним из атомов ингибитора (электрофилом) (рис. 1). Из-за высокой прочности связи ингибитор оказывается необратимо присоединен к ферменту и приводит к разрушению последнего. Восстановление функции фермента наступает только после синтеза его новых копий [5].
Рисунок 1. Общий механизм действия необратимых ингибиторов.
Как же выглядят эти электрофильные группы, которые используются для создания ковалентных необратимых ингибиторов? Найти ответ вы сможете, посмотрев на рисунок 2. Наличие одного из этих фрагментов в структуре лекарства может говорить о том, что оно действует по уже известному вам механизму [6].
Рисунок 2. Примеры электрофильных групп, встречающихся в необратимых ингибиторах.
Несмотря на то, что связывание необратимых ингибиторов приводит к гибели фермента, не следует думать, что одна доза такого лекарства может полностью уничтожить фермент в организме. Наличие и работа генов позволит создать его новые копии, пусть на это и понадобится от нескольких часов до пары дней [2].
Как и все в мире, ковалентные необратимые ингибиторы имеют свои преимущества и недостатки, которые мы представили в формате таблицы 2 [6].
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
| Высокие эффективность и избирательность позволяют использовать меньшие дозы и уменьшить риск побочных эффектов | Высокая активность некоторых представителей может приводить к некрозу печени, мутациям и даже раку! |
| Связывание с важными остатками фермента предотвращает развитие устойчивости микробов, что важно при лечении инфекций | Потенциальная иммуногенность, так как полученный продукт реакции может вызывать аллергический ответ |
| Длительное действие, так как активность фермента вновь появляется только при синтезе его новых копий |
Тернистые пути разработки эффективных лекарств
Если вы думаете, что разработка необратимых ковалентных ингибиторов — легкое дело, то вы глубоко заблуждаетесь. Даже если закрыть глаза на то, что разработка любого лекарства является крайне трудоемким и времязатратным процессом [7], задача не сильно упростится — ведь необратимые ингибиторы требуют особого подхода к своей персоне. Сегодня не так много одобренных препаратов действуют именно таким образом. А механизм действия многих из них открыли только спустя годы после разработки! Ученые на этом пути сталкиваются с большим количеством порой неразрешимых проблем.
Одна из них — участие одного фермента сразу в нескольких метаболических каскадах. Обсуждаемые лекарства необратимо связываются с ферментом-мишенью, уничтожая его на то время, которое требуется на синтез новых копий фермента. Этот процесс может занимать до нескольких суток! В том случае, если фермент-мишень выполнял несколько функций, это чревато серьезными побочными эффектами. Чтобы обойти проблему, необратимо связывающиеся ингибиторы чаще всего применяют для блокирования одного из ферментов потенциально опасных для человека вирусов, бактерий и т. д. [3].
Вторая проблема заключается в том, что при низкой избирательности необратимые ингибиторы могут связываться с нежелательными мишенями, похожими на выбранную нами для ингибирования. Это тоже может приводить к серьезным побочным эффектам. Поэтому важная задача при оптимизации структуры ингибиторов — повышение избирательности к своей мишени [3].
Опасения в отношении побочных эффектов необратимых ингибиторов не лишены оснований. Бум гонений на эту группу препаратов вызвали исследования 1970-х годов. Тогда выяснили, что два из наиболее широко известных представителей этой группы — парацетамол и фуросемид — обладают высокой токсичностью в связи с тем, что, метаболизируясь в печени, они образовывают активные производные, формирующие ковалентные связи с ее белками [2], [8]. Как выяснилось позже, эти единичные случаи не имеют отношения ко многим препаратам из группы необратимых ингибиторов, а парацетамол и фуросемид до сих пор активно используются в клинической практике.
Другим распространенным примером нежелательного необратимого ингибирования является цитохром P450. Цитохромы — группа ферментов в нашем организме, главной задачей которых является обезвреживание потенциально опасных веществ. Первыми необратимыми ингибиторами цитохрома стали алкены и алкины. В результате ингибирования этого фермента процессы детоксикации становятся невозможными. Неполный список препаратов, способных вступать в подобную реакцию, включает 17α-алкенил-стероиды, левомицетин, циклофосфамид, спиронолактон, фурокумарины, никотин, изониазид и барбитураты. Звучит опасно, не правда ли? Не многим опаснее, чем пить грейпфрутовый сок! Его компоненты способны необратимо связываться с цитохромом кишечника и лишать этот фермент активности на 24 часа! К чему это может привести? К тому, что принимаемые в это время лекарства будут более эффективно поступать в наш организм, а рост их концентрации повышает риск развития нежелательных эффектов [5]. Именно поэтому врачи рекомендуют запивать таблетки только водой.
Но всегда ли можно считать необратимые ингибиторы безопасными лекарствами? Конечно же, нет. Поиск необратимых ингибиторов, и правда, не всегда оборачивается успехом для исследователей. В частности, полным провалом завершились исследования мышьяк-содержащих органических соединений для лечения трипаносомоза [9]. Эти соединения необратимо ингибировали жизненно необходимые ферменты трипаносомы за счет образования связей между атомом мышьяка в составе исследуемых веществ и серосодержащими остатками фермента. Но они оказались токсичными не только для трипаносомы, но и для организма человека [5].
К счастью, несмотря на все перипетии судьбы, ученые вновь сфокусировали свои пристальные взгляды на необратимых ковалентных ингибиторах. Лучшее понимание реально существующих рисков и знание механизма химических преобразований открыли множество возможностей для разработки более эффективных лекарств и привели к резкому росту встречаемости необратимых ингибиторов в различных исследованиях [10].
«Ветераны» борьбы за здоровье человечества
Многие из широко применяемых успешных препаратов — необратимые ковалентные ингибиторы [6]. Например, в 2009 году три необратимо связывающихся ингибитора попали в топ-10 наиболее продаваемых лекарств [2]. В 2011 году из 39 ковалентных лекарств, одобренных в США, 33% являлись противоинфекционными, 20% нашли применение в лечении рака, 15% применялись при болезнях пищеварительного тракта, 10% — при нарушении работы центральной нервной системы, 5% использовались при лечении сердечно-сосудистых заболеваний и один препарат обладал противовоспалительными свойствами (рис. 3) [6], [11].
Рисунок 3. Области применения одобренных в США необратимо связывающихся ингибиторов (данные за 2011 год).
Рисунок 4. Структура салицилата натрия (а) и аспирина (б).
Давайте же поговорим о нескольких наиболее успешных примерах необратимых ковалентных ингибиторов.
Натрия салицилат впервые применили в качестве противовоспалительного лекарства в 1875 году (рис. 4а). Препарат обладал ужасным вкусом и вызывал язвы ротовой полости и желудка. В конце XIX века отец одного из химиков компании Bayer Company, страдающий от тяжелого ревматоидного артрита, упросил своего сына, Феликса Хоффмана, заняться поиском менее опасного аналога салицилата натрия. Феликс синтезировал различные производные и обнаружил, что ацетилсалициловая кислота обладает лучшими свойствами. Так был обнаружен аспирин (рис. 4б). В 1899 году Bayer выпустила аспирин как противовоспалительное, обезболивающее и жаропонижающее средство [2]. Как и в случае многих других препаратов, механизм его действия открыли только спустя 70 лет после коммерциализации препарата [6], за что в 1982 году была вручена Нобелевская премия [2], [12]. Аспирин оказался необратимым ингибитором ферментов, участвующих в реакции воспаления — циклооксигеназ [6].
Рисунок 5. Структура пенициллина.
Другие примеры необратимых ковалентных ингибиторов — пенициллины [6]. Их родоначальника, пенициллин (рис. 5), открыл в 1928 году Александр Флеминг [13]. Ученым понадобилось еще 15 лет, чтобы достаточно изучить и начать использовать этот препарат в качестве антибактериального лекарственного средства, что спасло миллионы жизней во время Второй мировой войны [12]. Пенициллин нарушает синтез клеточной стенки бактерий. Он связывается с транспептидазой — ферментом, обеспечивающим первый этап сшивки пептидогликана, который является основным компонентом бактериальной клеточной стенки. Когда пенициллин связывается с транспептидазой, синтез бактериальной клеточной стенки блокируется, и многие бактерии погибают от разрыва клеточной мембраны под воздействием осмотического давления [1].
Однако все оказалось не так радужно — у бактерий обнаружились механизмы устойчивости [14]. В частности, резистентность к пенициллинам обеспечивается за счет наличия β-лактамаз — ферментов, расщепляющих пенициллины. Ученые не остановились на достигнутом и разработали ингибиторы этого фермента — сульбактам, тазобактам и клавулановую кислоту. Подобно пенициллинам, в результате нуклеофильной атаки эти соединения претерпевают открытие β-лактамного кольца. Отличие в том, что ингибиторы β-лактамаз подвергаются раскрытию и второго цикла, содержащегося в их структуре. При этом появляется возможность образования дополнительных связей, в том числе и ковалентных (рис. 6) [6], [15].
Рисунок 6. Механизм действия ингибиторов β-лактамаз
Рисунок 7. Структура ацикловира.
Ацикловир — один из самых эффективных препаратов с противовирусной активностью (рис. 7). Он был открыт в 1974 году крупной ныне фармацевтической компанией — GlaxoSmithKline (тогда она называлась Burroughs Wellcome) — в ходе широкомасштабного поиска противовирусного средства, начавшегося еще в 1960-е годы. А в 1988 году за изучение механизмов действия ацикловира и других препаратов вручили Нобелевскую премию [16].
В клинической практике ацикловир применяют для лечения вируса герпеса. Важно, что здоровые клетки человека не подвергаются действию препарата. Ведь ацикловир попадает в клетку благодаря одному из ферментов вируса — тимидинкиназе! Способность ацикловира связываться с этим ферментом в 200 раз выше, чем с любым ферментом нашего организма. Оказавшись в зараженных клетках, ацикловир преобразуется в ацикловир трифосфат, который связывается с вирусной ДНК и в таком виде необратимо ингибирует вирусные ДНК-полимеразы, необходимые для размножения вируса [17].
Другим широко известным примером необратимых ингибиторов является омепразол, одобренный к применению в 1980-х. Его применяют при заболеваниях пищеварительной системы, сопровождающихся усиленным выделением желудочной кислоты, таких как изжога или язва желудка. В нейтральной среде омепразол не оказывает действия на наш организм, но при ее закислении желудочным соком необратимо связывается с протонной помпой, ответственной за образование кислоты в желудке. Это происходит потому, что благодаря кислой среде омепразол претерпевает ряд внутримолекулярных перестроек и становится способным принять на себя нуклеофильную атаку каталитического цистеина протонной помпы, тем самым образуя прочную ковалентную связь и выключая этот белок (рис. 8) [6], [18], [19].
Рисунок 8. Механизм действия омепразола.
Африканская сонная болезнь, или африканский трипаносомоз, вызывается простейшими рода трипаносома. До конца XX века эта болезнь была практически неизлечима. Вакцины оказались неэффективны против трипаносом из-за того, что последние имеют механизмы обхода иммунной системы человека. Поэтому, основываясь на знаниях о жизненно необходимых ферментах этих простейших, ученые прибегли к разработке механизм-опосредованно связывающихся ингибиторов. Ахиллесовой пятой в метаболизме трипаносом оказался путь биосинтеза полиаминов, вовлеченных в процессы упаковки ДНК и в больших количествах необходимых при делении клеток. Первый этап их синтеза обеспечивает фермент орнитиндекарбоксилаза при участии вспомогательной молекулы — витамина В6. В клетках млекопитающих фермент синтезируется быстро, а у трипаносом этот процесс занимает гораздо больше времени. Именно поэтому необратимые ингибиторы орнитиндекарбоксилазы мало влияют на человеческие клетки, но крайне губительно действуют на паразита [1]. На базе этого механизма был разработан дифторметилорнитин (ДФМО). ДФМО достаточно инертен в растворе, но в результате реакции с витамином В6 приобретает способность связываться с орнитиндекарбоксилазой, которая быстро инактивируется (рис. 9). Эта реакция необратима. Таким образом ДФМО использует собственные реакции фермента для его уничтожения. Препарат показал высокую эффективность против африканской сонной болезни в клинических исследованиях и используется в настоящее время для ее лечения [1].
Рисунок 9. Комплекс производного ДФМО (голубой) с витамином В6 (зеленый) и ферментом орнитиндекарбоксилазой (серый).
А недавно ученые обнаружили, что ДФМО также может использоваться в качестве препарата против рака! Механизм действия ДФМО по отношению к раковым клеткам хорошо изучен. Так же, как и в случае лечения трипаносомоза, этот агент ингибирует действие орнитиндекарбоксилазы. Ведь, что интересно, в опухолевых клетках количество этого белка значительно выше, так как они интенсивно делятся! При инактивации орнитиндекарбоксилазы в раковых клетках падает уровень полиаминов, что нарушает правильную упаковку ДНК, в результате чего клетки перестают делиться. Этот эффект препарата называется цитостатическим. Однако если препарат применять долго, то происходит не замедление деления, а гибель раковых клеток! ДФМО сам по себе не обеспечивает достаточный противораковый эффект, но в комбинации с другими химиотерапевтическими препаратами этот компонент показал увеличение выживаемости пациентов и ускорение темпов выздоровления. Поэтому ДФМО имеет потенциал применения в качестве лекарства, предотвращающего возникновение онкологии, либо снижающего вероятность рецидива рака после удаления опухолевых клеток [20].
Есть ли будущее у необратимых ковалентных ингибиторов?
Долгие годы необратимые ингибиторы были окружены аурой скептицизма, возникшей из-за токсичности некоторых представителей этой группы, обнаруженной в 1970-е годы. Но эффективность и избирательность многих препаратов этой серии доказали, что страхи в их отношении не были оправданными. Конечно, они обладают потенциальной опасностью из-за возможности неспецифических взаимодействий и аллергических реакций, но клиническая практика показывает их незаменимость в лечении целого ряда заболеваний. Сейчас число препаратов этой группы неуклонно растет [6].
Сложность в том, что исследователь должен преследовать сразу несколько целей: повысить избирательность лекарства к ферменту-мишени и тщательно продумать механизм его действия. Но такие свойства необратимых ковалентных ингибиторов, как высокие избирательность и эффективность, высокая продолжительность действия, сниженный риск развития устойчивости к препарату, делают эту группу лекарств незаменимым инструментом в арсенале врачей и разработчиков лекарств [6].
