Ольга Дмитрук — лауреат конкурса «100 талантов НАН Беларуси». Ее кандидатская диссертация, посвященная применению дендримеров в лечении ВИЧ, была признана ВАК одной из лучших за 2016 год.Третье поколение на подходе
Пока в арсенале у человечества два поколения вакцин. Первое основано на живых частицах, у которых ослаблено действие. Такой подход имеет ряд недостатков, ведь даже ослабленный вирус способен стать причиной заболевания. Второе поколение использует молекулярные частицы, белки, которые вызывают иммунный ответ, но не могут приводить к болезни. Побочных эффектов практически нет, но такие варианты менее действенны, их нужно вводить неоднократно, регулярно проводя ревакцинацию.— Третье поколение, ДНК‑вакцины, лишено этих недостатков. Здесь нет чужеродного материала, кроме самой ДНК. После того как она попадает в клетки, естественным образом указывает иммунной системе, на что надо реагировать. Например, аллергии для этих вакцин — вообще идеальная цель, потому что там есть определенный патоген, на который идет реакция. Его легко зашифровать в ДНК и один раз обучить организм, не тратя годы на терапию, — поясняет Ольга Дмитрук.
Просто вколоть молекулы ДНК, как обычную прививку, нельзя: эта молекула сразу же распознается организмом как чужеродная. Буквально за 10 минут она расщепляется защитными ферментами человека. Чтобы этого избежать, сейчас ДНК‑прививку выполняют с помощью электропорации, то есть воздействия электрического тока. Так ДНК сразу «пробивается» в клетку, которая защищена оболочкой — мембраной, препятствующей проникновению веществ извне.
На практике это выглядит следующим образом: пациенту подкожно или внутримышечно вводится достаточно большой объем раствора, содержащего ДНК. Место инъекции раздувается как шарик — сюда и прикладывается электрод с четным числом тонких иголок. Они подключены к аппарату, который дает электрический импульс. Между кончиками электродов, находящимися в коже, протекает ток, который ослабляет мембраны. ДНК, отрицательно заряженная частица, движется вдоль тока и проникает сквозь мембраны всех клеток, которые есть между парами иголок.
— Попав локально в определенную область, ДНК становится инструментом обучения иммунной системы. Тут работает известный механизм: если вы чем‑то переболели — организм запоминает это, вырабатывает антитела, позволяющие в будущем среагировать на внешнее воздействие. Здесь то же самое. Это очень эффективный способ защиты. Проблема в том, что сама процедура электропорации сложная, дорогостоящая и весьма болезненная, — перечисляет Ольга Дмитрук. Работа исследовательницы состоит как раз в том, чтобы найти новый путь ее доставки.
Молекула как контейнер
Ставка идет на дендримеры — синтетические макромолекулы, которые впервые были получены в 1980‑х годах в США. В Беларуси в свое время ими стал плотно заниматься заведующий лабораторией нанобиотехнологий Института биофизики и клеточной инженерии доктор биологических наук Дмитрий Щербин, появилась научная школа, и теперь наши исследователи здесь — известные эксперты. В этом качестве Ольга Дмитрук и была приглашена в крупный международный проект Шведского фонда, инициированный Каролинским институтом (Стокгольм) и объединивший ученых из Латвии, Польши, России, Беларуси.— Дендримеры — это дешевые полимерные «доставщики». Их производство не требует много сил и времени. Эти макромолекулы можно представить в виде дерева, ветки которого мы можем строить из любых химических материалов, а на концы «вешать» любые молекулы с разными ролями. Например, воздействовать точечно, если речь идет о создании таргетных препаратов — мы их уже использовали в поиске способа терапии рака. В случае же с ДНК‑вакциной они становятся чем‑то вроде упаковки, которая, во‑первых, защищает ДНК от распознавания организмом и расщепления, а во‑вторых, позволяет ей «проехать» через стенки клетки неповрежденной, — вводит в детали Ольга Дмитрук.
Ученые отобрали подходящие для роли «контейнера» молекулы, научились упаковывать в них нужное содержимое и доставлять — уже обычным методом, без электропорации — к точке назначения. Важно было убедиться, что дендример, несущий ДНК, не будет токсичным, все‑таки это синтетическая, чужеродная для организма структура. Эксперименты сначала на культуре клеток, а затем на мышах показали: комплекс безопасен. Затем нужно было оценить, как сработала вакцина, — для чего также была разработана уникальная методика, создан «индикатор полезности» вроде лампочки, которая загорается, если вакцина подействовала. Он поможет тестировать и другие препараты. Эта разработка только на первом этапе. Уже сейчас ученые видят, как ее модифицировать, чтобы «контейнеры» с ДНК прицельно попадали в клетки, ответственные за обучение нашей иммунной системы. Это, как ожидается, поднимет эффективность в разы, приблизив применение вакцин третьего поколения на практике.
vasilishina@sb.by
