Директор противоракового центра АлтГУ Андрей Шаповал: "Наша цель – победить рак"
В 2019 году Российско-американский противораковый центр опорного Алтайского государственного университета отмечает свое пятилетие. Об итогах работы, научных открытиях и перспективах борьбы с онкологическими заболеваниями рассказывает директор РАПРЦ, кандидат биологических наук Андрей Иванович Шаповал.
– Пять лет работы РАПРЦ позади. Как возникла идея его создания?
– Идея создания Российско-американского противоракового центра на базе Алтайского госуниверситета возникла еще в 2012 году в результате встречи руководства АлтГУ и Университета штата Аризона (США). В ходе обсуждения возможных совместных научных проектов возникла идея заняться онкологической тематикой. Это не трудно понять: онкология – одна из самых серьезных проблем, с которыми сегодня столкнулось человечество. В Университете штата Аризона над созданием эффективной методики диагностики рака уже много лет работает Центр инноваций в медицине под руководством профессора Стефана Джонстона. Его разработки и решено было взять за основу в рамках совместного противоракового центра на базе Алтайского госуниверситета. Профессор Джонстон, со своим изобретательским складом ума, создал технологию для производства пептидных микрочипов, которые позволяют исследовать репертуар антител, присутствующих в организме любого человека. Репертуар антител или, как мы это называем, иммуносигнатура, по сути, – это отпечаток состояния организма человека, который может быть исследован с помощью микрочипа, разработанного в Университете штата Аризона. В России эту инновационную технологию пока использует только противораковый центр, созданный на базе опорного Алтайского государственного университета. Важно также отметить, что центр сразу формировался как научный консорциум, активное участие в работе которого, помимо АлтГУ и Университета штата Аризона, принимают ученые и специалисты Алтайского государственного медицинского университета и Алтайского краевого онкологического диспансера "Надежда".
– В чем новизна этого метода?
– Уникальный микрочип, который был разработан в Университете штата Аризона, содержит огромное количество пептидов: 330 тысяч! Эти пептиды способны взаимодействовать с различными антителами, которые находятся в крови человека – больного или здорового. Результаты такого взаимодействия и позволяют нам оценить весь репертуар антител, вырабатываемый организмом. Почему это важно?
Любые молекулярные изменения в организме человека сопровождаются реакцией иммунной системы на них, и клетки иммунной системы начинают вырабатывать антитела. Используя такой микрочип, мы можем достаточно рано определить изменения в наборе антител. Когда в организме начинает расти опухоль – пусть небольшая, всего в тысячу клеток, – ни один самый современный прибор пока не в состоянии обнаружить такую маленькую опухоль, а иммунная система определит и выдаст ее, так как начнет вырабатывать антитела, чтобы попытаться ее нейтрализовать. Если мы научимся определять сигналы, которые нам дает иммунная система, мы сможем определить опухоль еще до того, как появились намеки на ее неконтролируемый рост, то есть еще до появления симптомов заболевания. Это очень важно! Ведь если рак диагностировать на ранней стадии, то существует почти стопроцентная гарантия излечивания пациента. Если на второй стадии – то уже 80%, на третьей – еще ниже. На четвертой стадии процент излечивания совсем низок. Поэтому если у нас будет надежный инструмент диагностики рака на ранней стадии, мы сможем более эффективно применять терапию. Повторяю: современная терапия при условии выявления опухоли на ранней стадии гарантирует практически стопроцентное излечивание! Российская медицина, в том числе в Алтайском крае, здесь нисколько не отстает от Запада. Дело за решением проблемы эффективности ранней диагностики онкозаболеваний: сегодня – это ключевая задача. И именно над этой проблемой мы работаем в РАПРЦ. Наша цель – сделать эту инновационную технологию диагностики рака доступной для российских граждан.
– За пять лет работы РАПРЦ методика иммуносигнатуры подтвердила свою перспективность?
– Абсолютно! Добавлю, что сегодня эта методика уже широко востребована в Китае. Пока тоже в исследовательских целях. В КНР создана компания, которая разрабатывает алгоритмы для оценки состояния здоровья людей и планирует исследовать один миллион человек. Одной из используемых методик для исследования состояния здоровья является именно технология определения иммуносигнатур.
– Исследования РАПРЦ могут развиваться только как международный проект с участием ученых США?
– Наш совместный проект с американскими коллегами осуществляется в рамках гранта, который финансируется с нашей стороны Российским фондом фундаментальных исследований (РФФИ), а с американской – Национальным институтом рака (NCI). Это межгосударственная программа двух правительств – России и США, и каждый фонд по разные стороны океана финансирует только свою научную группу. Да, у проекта есть общая цель, но каждая исследовательская группа в своей стране решает уникальные задачи. Фактически мы с американскими коллегами ведем параллельные исследования. Главная цель – понять, можем ли мы с помощью иммуносигнатуры диагностировать разные молекулярные подтипы рака у пациента, чтобы выбрать эффективную стратегию терапии. Необходимо определить молекулярную природу онкологического заболевания, поскольку для каждого профиля опухоли существует оптимальный протокол лечения.
Противораковый центр АлтГУ, естественно, сориентирован на проблемы онкологии, актуальные для России, и даже Алтайского края. Это, прежде всего, рак молочной железы. В дальнейшем мы планируем исследовать рак легкого, щитовидной железы и другие эндемичные для Алтайского края виды онкологических заболеваний. В этом направлении мы работаем в тесной связи с коллегами из Алтайского краевого онкологического диспансера (АКОД) и Алтайского государственного медицинского университета. Сбор материала для проведения анализа производится специалистами в онкодиспансере у пациентов исключительно на добровольной основе, с их информированного согласия на участие в исследовании. Нужно всего 200 микролитров крови из пальца – это меньше, чем капля. Подчеркну, что все образцы при этом собираются и хранятся в АКОД. Для проведения исследований мы получаем только информацию об образцах уже в обезличенном виде, из которой нас, прежде всего, интересуют клинические данные и молекулярный подтип опухоли, что важно для определения иммуносигнатур.
Благодаря совместным усилиям нам удалось выявить пептиды, которые могут быть использованы для диагностики рака молочной железы на ранней стадии. Всего пептидов 119, и в настоящее время происходит их валидация в лаборатории. Ведь с помощью биочипа, как я говорил, мы можем оценить 330 тыс. пептидов, а у нас выделено только 119. Надо проверить с помощью иммуноферментного метода, действительно ли эти 119 пептидов могут служить маркерами раковой опухоли. Следующим этапом проекта будет сравнение иммуносигнатур, полученных нами, с иммуносигнатурами, выделенными нашими коллегами в Аризоне. С помощью методов биоинформатики мы планируем определить, похож ли репертуар антител у российских и американских пациентов с раком молочной железы. Соответственно, станет ясно, возможно ли создать некую универсальную иммуносигнатуру для диагностики рака, или она все-таки должна разрабатываться отдельно для разных мест проживания? Пока это неизвестно!
Кстати, мы расширяем научные связи. В 2019 году планируем подать заявку на грант по аналогичной схеме сотрудничества с ведущими онкологическими центрами Израиля.
Электронная база данных обезличенной информации пациентов, участвующих в наших исследованиях, под названием "База данных клинико-патологических и морфологических параметров больных раком молочной железы для обнаружения биомаркеров при ранней диагностики заболеваний" в 2017 году получила свидетельство государственной регистрации Федеральной службы по интеллектуальной собственности РФ и может быть использована всеми российскими научными центрами по борьбе с онкозаболеваниями.
– Есть в работе РАПРЦ свое, уникальное направление?
– Я всю свою научную деятельность занимаюсь экспериментальной иммунотерапией рака. Более 20 лет работы в США посвятил этой тематике. В частности, несколько лет работал в лаборатории под руководством известного ученого из Китая Липен Чена (Lipeng Chen). Мы занимались исследованиями молекулярных механизмов, подавляющих противоопухолевую активность клеток иммунной системы – Т-лимфоцитов, которые способны уничтожать раковую опухоль. Если блокировать молекулы, снижающие иммунный ответ, то Т-лимфоциты смогут уничтожить опухоль. В 2018 г. Джеймс Эллисон из США и Тасуку Хондзё из Японии получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за разработку моноклональных антител, которые блокируют молекулы, снижающие противоопухолевый иммунитет. С 2010 г. в клинической практике успешно применяются препараты на основе моноклональных антител, блокирующих механизм подавления Т-лимфоцитов. Используя этот механизм блокады молекул, ингибирующих иммунный ответ, организм пациента сам с помощью собственной иммунной системы может бороться со злокачественной опухолью.
В русле этой тематики работает и РАПРЦ. Но мы хотим отказаться от моноклональных антител, которые очень дороги в производстве. В США, например, такой курс лечения стоит 100 тыс. долларов: это неимоверно дорого для жителей любой страны! Мы работаем над тем, чтобы заменить моноклональные антитела короткими пептидами, которые намного дешевле в производстве, но эффект, по нашей гипотезе, оказывают аналогичный. Сегодня учеными РАПРЦ уже синтезировано 5 пептидов, которые могут блокировать определенные молекулы. Это наша самостоятельная тематика, и она финансово поддерживается Госзаданием от Министерства науки и высшего образования РФ как направление исследований, соответствующее приоритетам научно-технологического развития России. Мы хотим разработать лекарственные препараты, прежде всего, для российской медицины и российского потребителя!
– Как формировался коллектив РАПРЦ?
– Изначально у нас был лишь один сотрудник. Сегодня в работе центра задействовано 7 человек. Коллектив сформировался, в его недрах выросло уже несколько человек, которые вышли на защиту кандидатских диссертаций. Можно сказать, что сформировалась своя научная школа, которая поддерживается руководством Алтайского государственного университета.
– В центре работают не только биологи, но и химики, и информатики…
– Да. И сегодня это обязательное условие. Ведь не зря говорят, что век ученых-одиночек давно закончился. В штате РАПРЦ 7 человек, но людей, реально участвующих в научных исследованиях, около 30. Есть врачи краевого онкодиспансера, есть сотрудники медицинского университета, есть биоинформатики, которые анализируют и помогают нам выявлять диагностические и терапевтические пептиды. Специалисты Томского политехнического университета помогли нам в построении 3D-модели взаимодействия пептидов с молекулами для того, чтобы изучить возможность использования пептидов для иммунотерапии онкологических заболеваний. Мы не ограничиваем наше сотрудничество отдельными регионами России или странами!
– Итак, подведем кратко итоги за пять лет.
– Во-первых, за эти пять лет мы существенно расширили тематику исследований РАПРЦ. Не стали ограничиваться только американской технологией, а разрабатываем собственное направление исследований. Во-вторых, вырастили собственные кадры. Уверен, что наш университет и в дальнейшем будет обеспечивать им поддержку! В-третьих, создали мощную инфраструктуру, лабораторную базу, которая позволяет проводить самые современные исследования. А главное – мы последовательно идем к цели, которую когда-то поставили перед центром: помочь человечеству победить рак!