Ja temperatūra paaugstinās, dzīvais organisms uz to reaģē, ražojot savdabīgus savienojumus, ko sauc par "karstuma šoka proteīniem". Tā reaģē cilvēks, tā reaģē kaķis, tā reaģē jebkura radība, jo tā sastāv no dzīvām šūnām. Tomēr ne tikai temperatūras paaugstināšanās izraisa hlamīdiju un citu sugu karstuma šoka proteīna sintēzi. Smags stress bieži izraisa situācijas.
Vispārīga informācija
Tā kā karstuma šoka proteīnus organisms ražo tikai īpašās situācijās, tiem ir vairākas atšķirības no parasti ražotajiem savienojumiem. To veidošanās periodam ir raksturīga galvenā olb altumvielu kopuma ekspresijas kavēšana, kam ir svarīga loma vielmaiņā.
HSP-70 eikarioti, DnaK prokarioti ir ģimene, kurā zinātnieki ir apvienojuši siltuma šoka proteīnus, kas ir svarīgi izdzīvošanai šūnu līmenī. Tas nozīmē, ka, pateicoties šādiem savienojumiem, šūna var turpināt darboties pat situācijā, kad stress, karstums un agresīva vide tam pretojas. Tomēr šīs ģimenes proteīni var piedalīties arī procesos, kas notiek normālos apstākļos.
Bioloģija mikroskopiskā līmenī
Ja domēni ir 100% identiski, tad eikarioti, prokarioti ir vairāknekā 50% homologs. Zinātnieki ir pierādījuši, ka dabā starp visām olb altumvielu grupām tieši 70 kDa HSP ir viena no konservatīvākajām. Tam veltīti pētījumi tika veikti 1988. un 1993. gadā. Iespējams, šo parādību var izskaidrot ar šaperona funkcionalitāti, kas raksturīga karstuma šoka proteīniem intracelulāros mehānismos.
Kā tas darbojas?
Ja ņemam vērā eikariotus, tad HSP gēni tiek inducēti karstuma šoka ietekmē. Ja kāda šūna izbēga no stresa apstākļiem, tad faktori atrodas kodolā, citoplazmā kā monomēri. Šim savienojumam nav DNS saistīšanās aktivitātes.
Piedzīvojot stresa apstākļus, šūna uzvedas šādi: Hsp70 tiek atdalīts, kas ierosina denaturētu proteīnu ražošanu. HSP veido trimerus, darbība maina savu raksturu un ietekmē DNS, kas galu galā noved pie komponentu uzkrāšanās šūnas kodolā. Procesu pavada daudzkārtējs chaperona transkripcijas pieaugums. Protams, situācija, kas to izraisīja, ar laiku pāriet, un līdz brīdim, kad tas notiks, Hsp70 atkal var iekļaut HSP. Ar DNS saistītā aktivitāte izzūd, šūna turpina strādāt tā, it kā nekas nebūtu noticis. Šī notikumu secība tika atklāta jau 1993. gadā Morimoto veiktajos pētījumos par PA. Ja organismu ietekmē baktērijas, tad HSP var koncentrēties uz sinoviju.
Kāpēc un kāpēc?
Zinātnieki ir atklājuši, ka HSP veidojas kā rezultātādažādu negatīvu, dzīvībai bīstamu situāciju ietekme uz šūnu. Stresa, postoša ietekme no ārpuses var būt ļoti dažāda, taču tā var izraisīt vienu un to pašu variantu. HSP dēļ šūna izdzīvo agresīvu faktoru ietekmē.
Ir zināms, ka PA iedalās trīs saimēs. Turklāt zinātnieki ir atklājuši, ka ir antivielas pret karstuma šoka proteīnu. Sadalījums HSP grupās tiek veikts, ņemot vērā molekulmasu. Trīs kategorijas: 25, 70, 90 kDa. Ja dzīvā organismā ir normāli funkcionējoša šūna, tad tās iekšienē noteikti būs dažādi savā starpā sajaukti proteīni, diezgan līdzīgi. Pateicoties HSP, denaturēti proteīni, kā arī nepareizi salocīti, atkal var kļūt par risinājumu. Tomēr papildus šai funkcijai ir arī dažas citas.
Ko mēs zinām un ko mēs uzminējam
Līdz šim hlamīdiju, kā arī citu HSP karstuma šoka proteīns nav pilnībā izpētīts. Protams, ir dažas proteīnu grupas, par kurām zinātniekiem ir diezgan liels datu apjoms, un ir tādas, kuras vēl jāapgūst. Taču tagad zinātne ir sasniegusi līmeni, kurā zināšanas ļaus apgalvot, ka onkoloģijā karstuma šoka proteīns var būt patiešām noderīgs līdzeklis, lai uzveiktu vienu no mūsu gadsimta briesmīgākajām slimībām – vēzi.
Zinātnieku rīcībā ir vislielākais datu apjoms par HSP Hsp70, kas var saistīties ar dažādiem proteīniem, agregātiem, kompleksiem,pat ar nenormāliem. Laika gaitā notiek atbrīvošanās, ko papildina ATP savienojums. Tas nozīmē, ka šūnā atkal parādās šķīdums, un olb altumvielas, kas ir izgājušas nepareizu locīšanas procesu, var tikt pakļautas šai darbībai vēlreiz. Hidrolīze, ATP saistīšanās ir mehānismi, kas to padarīja iespējamu.
Anomālijas un normas
Ir grūti pārvērtēt karstuma šoka proteīnu lomu dzīviem organismiem. Jebkurā šūnā vienmēr ir neparasti proteīni, kuru koncentrācija var palielināties, ja tam ir ārēji priekšnoteikumi. Tipisks stāsts ir pārkaršana vai infekcija. Tas nozīmē, ka, lai turpinātu šūnas dzīvi, ir steidzami jāģenerē lielāks HSP daudzums. Tiek aktivizēts transkripcijas mehānisms, kas uzsāk olb altumvielu ražošanu, šūna pielāgojas mainīgajiem apstākļiem un turpina funkcionēt. Tomēr kopā ar jau zināmajiem mehānismiem vēl daudz kas ir jāatklāj. Jo īpaši antivielas pret hlamīdiju karstuma šoka proteīnu ir diezgan liels zinātnieku darbības lauks.
HSP, kad palielinās polipeptīdu ķēde un viņi nonāk apstākļos, kas ļauj ar to izveidot attiecības, izvairīties no nespecifiskas agregācijas un degradācijas. Tā vietā locīšana notiek normāli, un procesā tiek iesaistīti nepieciešamie pavadoņi. Hsp70 ir papildus nepieciešams polipeptīdu ķēžu atlocīšanai ar ATP piedalīšanos. Izmantojot HSP, ir iespējams panākt, ka fermenti ietekmē arī nepolāros reģionus.
HTS un medicīna
Krievijā FMBA zinātnieki spēja radīt jaunu medikamentu, izmantojot karstuma šoka proteīnu, lai to izveidotu. Zinātnieku piedāvātās zāles pret vēzi jau ir izturējušas sākotnējo pārbaudi ar sarkomas un melanomas skartajiem grauzējiem. Šie eksperimenti ļāva mums droši apgalvot, ka ir sperts nozīmīgs solis uz priekšu cīņā pret onkoloģiju.
Zinātnieki ierosināja un spēja pierādīt, ka karstuma šoka proteīns ir zāles vai, pareizāk sakot, var kļūt par pamatu efektīvam medikamentam, lielā mērā pateicoties tam, ka šīs molekulas veidojas stresa situācijās. Tā kā tos sākotnēji ražo organisms, lai nodrošinātu šūnu izdzīvošanu, tiek uzskatīts, ka, pareizi kombinējot ar citām zālēm, var cīnīties pat ar audzēju.
HSP palīdz zālēm atklāt slimas šūnas slimā ķermenī un tikt galā ar nepareizām DNS tajās. Paredzams, ka jaunās zāles būs vienlīdz efektīvas jebkura ļaundabīgo slimību apakštipa gadījumā. Tas izklausās pēc pasakas, bet ārsti iet vēl tālāk – viņi pieņem, ka izārstēt būs pilnīgi jebkurā stadijā. Piekrītiet, šāds vēža karstuma šoka proteīns, kad tas izturēs visus testus un apstiprinās tā uzticamību, kļūs par nenovērtējamu vērtību cilvēka civilizācijai.
Diagnosticējiet un ārstējiet
Visdetalizētāko informāciju par mūsdienu medicīnas cerībām sniedza doktors Simbircevs, viens no tiem, kas strādāja pie zāļu radīšanas. No viņa intervijasvar saprast, pēc kādas loģikas zinātnieki radīja zāles un kā tām būtu jāsniedz efektivitāte. Turklāt var izdarīt secinājumus, vai karstuma šoka proteīns jau ir izturējis klīniskos izmēģinājumus vai arī tas vēl ir priekšā.
Kā jau tika minēts iepriekš, ja organisms nepiedzīvo stresa apstākļus, tad BS ražošana notiek ārkārtīgi mazā apjomā, taču, mainoties ārējai ietekmei, tas ievērojami palielinās. Tajā pašā laikā normāls cilvēka organisms nespēj saražot tādu daudzumu HSP, kas palīdzētu uzveikt topošo ļaundabīgo audzēju. "Kas notiek, ja HTS tiek ieviests no ārpuses?" – zinātnieki domāja un padarīja šo ideju par pamatu pētījumam.
Kā tam vajadzētu darboties?
Lai radītu jaunas zāles, zinātnieki laboratorijā atjaunoja visu nepieciešamo, lai dzīvās šūnas sāktu ražot HSP. Šim nolūkam tika iegūts cilvēka gēns, kuram tika veikta klonēšana, izmantojot jaunākās iekārtas. Laboratorijās pētītās baktērijas ir mainījušās, līdz tās sāka patstāvīgi ražot zinātnieku tik ļoti iekāroto proteīnu.
Zinātnieki, pamatojoties uz pētījuma laikā iegūto informāciju, izdarīja secinājumus par PA ietekmi uz cilvēka organismu. Lai to izdarītu, bija nepieciešams organizēt proteīna rentgena difrakcijas analīzi. To nepavisam nav viegli izdarīt: mums bija jānosūta paraugi mūsu planētas orbītā. Tas ir saistīts ar faktu, ka zemes apstākļi nav piemēroti pareizai, vienmērīgai kristālu attīstībai. Un šeit ir kosmiskaisapstākļi ļauj iegūt tieši tos kristālus, kas bija nepieciešami zinātniekiem. Atgriežoties uz dzimtās planētas, eksperimentālie paraugi tika sadalīti starp japāņu un krievu zinātniekiem, kuri, kā paši saka, ķērās pie analīzes, netērējot ne mirkli.
Un ko viņi atrada?
Kamēr darbs šajā virzienā vēl turpinās. Zinātnieku grupas pārstāvis stāstīja, ka ir iespējams precīzi konstatēt: nav precīzas saiknes starp HSP molekulu un dzīvas būtnes orgānu vai audiem. Un tas runā par daudzpusību. Tas nozīmē, ka, ja karstuma šoka proteīns tiks pielietots medicīnā, tas nekavējoties kļūs par panaceju ļoti daudzām slimībām – neatkarīgi no tā, kādu orgānu skārusi ļaundabīgs audzējs, to var izārstēt.
Sākotnēji zinātnieki izgatavoja zāles šķidrā veidā – tās injicē testa subjektiem. Žurkas un peles tika ņemtas kā pirmie paraugi produkta testēšanai. Bija iespējams identificēt izārstēšanas gadījumus gan slimības attīstības sākumposmā, gan vēlīnā stadijā. Pašreizējo posmu sauc par preklīniskajiem pētījumiem. Zinātnieki lēš, ka tā pabeigšanas laiks ir vismaz gads. Pēc tam ir pienācis laiks klīniskajiem izmēģinājumiem. Tirgū jauns līdzeklis, iespējams, panaceja, būs pieejams vēl pēc 3-4 gadiem. Taču, pēc zinātnieku domām, tas viss ir reāli tikai tad, ja projekts atrod finansējumu.
Gaidīt vai negaidīt?
Protams, ārstu solījumi izklausās pievilcīgi, bet tajā pašā laikā pamatoti izraisa neuzticību. Cik ilgi cilvēce ir cietusi no vēža, cik upuru iršī slimība ir bijusi pēdējās desmitgadēs, un šeit viņi sola ne tikai efektīvu medikamentu, bet arī īstu panaceju - no jebkura veida, jebkurā laikā. Kā jūs varat tam noticēt? Un vēl ļaunāk - ticēt, bet ne gaidīt, vai gaidīt, bet izrādās, ka līdzeklis nemaz nav tik labs kā cerēts, kā tika solīts.
Zāļu izstrāde ir gēnu inženierijas tehnika, tas ir, progresīvākā medicīnas nozare kā zinātne. Tas nozīmē, ka ar pienācīgiem panākumiem rezultātiem patiešām vajadzētu būt iespaidīgiem. Tomēr tas nozīmē arī to, ka process ir ārkārtīgi dārgs. Parasti perspektīvos projektos investori ir gatavi investēt diezgan lielus līdzekļus, taču, kad tēma ir tik augsta, spiediens ir liels un laika rāmis ir diezgan neskaidrs, riski tiek vērtēti kā milzīgi. Tagad tās ir optimistiskas prognozes 3–4 gadiem, taču visi tirgus eksperti labi apzinās, cik bieži laika posms sasniedz pat gadu desmitus.
Apbrīnojami, neticami…vai tomēr?
Biotehnoloģija ir joma, kas nespeciālistam nav saprotama. Tāpēc mēs varam tikai cerēt uz vārdiem "preklīnisko pētījumu panākumi". Zāļu darba nosaukums bija "Siltuma šoka proteīns". Tomēr HSP ir tikai galvenā zāļu sastāvdaļa, kas solās būt izrāviens pretvēža zāļu tirgū. Papildus tam ir paredzēts, ka sastāvā būs vairākas noderīgas vielas, kas būs produkta efektivitātes garantija. Un tas viss kļuva iespējams, pateicoties tam, ka jaunākie PA pētījumiparādīja, ka molekula ne tikai palīdz aizsargāt dzīvās šūnas no bojājumiem, bet arī ir sava veida “rādītājs pirksts” imūnsistēmai, palīdzot noteikt, kuras šūnas audzējs ietekmē un kuras nē. Vienkārši sakot, kad HSP organismā parādās pietiekami augstā koncentrācijā, zinātnieki cer, ka imūnreakcija pati iznīcinās slimos elementus.
Ceries un gaidi
Rezumējot, var teikt, ka jaunums pret audzēju ir balstīts uz to, ka pašam organismam ir līdzeklis, kas varētu iznīcināt neoplazmu, tikai pēc dabas tas ir diezgan vājš. Koncentrācija ir tik zema, ka par kādu terapeitisku efektu pat sapņot nevar. Tajā pašā laikā HSP daļēji atrodas šūnās, kuras nav skārusi audzējs, un molekula no tām nekur "neatstās". Tāpēc derīga viela ir jāpiegādā no ārpuses - lai tā tālāk tieši ietekmētu ietekmētos elementus. Starp citu, lai gan zinātnieki pieņem, ka zālēm pat nebūs blakusparādību - un tas ir ar tik augstu veiktspēju! Un viņi šo "maģiju" izskaidro ar to, ka pētījumi ir parādījuši, ka nav toksicitātes. Tomēr galīgie secinājumi tiks izdarīti, kad beigsies preklīniskie pētījumi, kam būs vajadzīgs vismaz gads.
