Рак и подходы к его лечению. Часть 2. Химиотерапия.⁠⁠

Часть 1. Причины возникновения рака.

http://pikabu.ru/story/rak_i_podkhodyi_k_ego_lecheniyu_chast...

Часть 2. Химиотерапия.

Итак, у человека рак. То есть, рак определённого типа. Какие есть подходы к лечению? Это зависит от типа и уровня прогрессии рака, но обычно это комбинация хирургического удаления опухолей, облучения радиацией, гормональной терапии и последующей химиотерапии. Во многих случаях химиотерапия используется как основной метод лечения. Для некоторых типов раков, например, рака груди, при своевременном вмешательстве применение этих методов приводит к полному выздоровлению 80% пациентов, что есть очень эффективно. Но, например, для рака яичников химиотерапия работает только для 30% пациентов. И, что наиболее страшно, обычно когда терапия не работает, это происходит по следующему сценарию: сначала химия убивает практически все раковые клетки и признаки болезни исчезают, у больного появляется надежда, но через пару месяцев возникает рецидив, практически ниоткуда. И новые клетки уже резистентны к прошлой терапии.

Поэтому поиск новых лекарств продолжается всё время, со временем появятся новые и более совершенные. Но, у химиотерапии как подхода, есть ряд серьёзных недостатков, которые никогда не денутся. Давайте рассмотрим некоторые из них чтобы понять принципиальные ограничения этого метода.

Представим, что у человека опухоль объёмом в 1 кубический сантиметр. И есть лекарство, способное эту опухоль убить. Чтобы оно сработало, нужно создать определённую концентрацию этого лекарства в опухоли и поддерживать её какое-то время. Более того, нужно, чтобы лекарство в определённом количестве попало внутрь раковых клеток. Но дело в том, что мы не можем волшебным образом телепортировать лекарство только в эти клетки. В некоторых случаях можно вколоть прямо в опухоль, но что если они малы и разбросаны везде? Или это рак вообще без выраженных плотных опухолей, как лейкемия? Получается, единственный способ достичь и поддерживать нужную концентрацию препарата в раковых клетках - насытить ВЕСЬ организм этим препаратом до этой концентрации. То есть, условно говоря, вместо количества препарата, достаточного для насыщения 1 кубического сантиметра ткани, вы должны ввести человеку в 75000 раз больше. При этом большая часть введённого препарата будет просто болтаться по организму. Это во сколько раз будут больше нагрузка на печень и почки, которым потом с этой химией разбираться. И во сколько раз будут больше токсические побочные эффекты?

О побочных эффектах. Вот на картинке условный белок со связанной условной молекулой лекарства. Видите разницу в размерах? А это ещё изображен весьма небольшой белок. Белки огромны, и их размер требует специальных механизмов транспорта их в нужные места в клетке и организме. Они не могут просто сами попасть куда угодно. А вот у маленькой химии, использующейся в химиотерапии, свободы гораздо больше. Условно говоря, они могут пролезать в гораздо большее количество мест, так же у них гораздо больше возможностей попадать внутрь клеток. Там они могут неспецифически вмешиваться в гораздо большее количество клеточных процессов, вызывая гораздо больше токсических эффектов.

Далее, нужно понимать, каким образом происходит поиск новых лекарств для химиотерапии. Спешу вас обрадовать: это происходит методом высоконаучного тыка. Правда.

Химик Петя сидит в институте химии, и его работа - синтезировать новые вещества. Когда веществ набирается 1000/10000/100000, эта библиотека отдаётся в фаркомпанию в руки биолога Васи. Далее Вася действует одним из двух методов. В одном случае профессор Дмитрий Андреевич показал, что данный рак развивается из-за взаимодействия белка А с белком Б. Вася сделал тест систему, где эти белки связываются друг с другом, и льёт на них химию, полученную от химика Пети, пытаясь найти вещества, которые нарушат это взаимодействие. Во втором случае, у Васи есть библиотека из 150 видов раковых клеток, и он льёт эту химию на них, пытаясь найти вещества, убивающие или подавляющие раковые клетки.

Так или иначе, поиск новых лекарств для химиотерапии - процесс случайный. Нет возможности спрогнозировать когда появится новое лекарство, или будет ли оно лучшим, чем старое.

В принципе, сейчас есть подходы по компьютерному моделированию взаимодействий лекарство-белок и даже направленный дизайн химической структуры лекарств для связывания с конкретными белками. Но пока эти методы находятся только на заре практического развития и не применяются в фарме широко. Кроме того, у метода случайного перебора есть свои преимущества, так как потенциально можно найти молекулы, связывающиеся с целью хуже, но обладающие другими полезными свойствами, которые потом проявятся при лаб- или клинисследованиях.

Кроме того, помимо белков А и Б, нет возможности узнать, с какими ещё белками найденное лекарство будет связываться в организме. Для этого нужно делать тест систему со всеми 20000 белками человеческого организма, смотреть с какими из них это вещество тоже связывается, комплексы с какими другими другими белками может нарушать и каковы будут эффекты для каких клеточных механизмов. Такие исследования были бы космически затратны по средствам и времени, поэтому их никто не проводит. В дальнейшем лекарства тестируются на лабораторных моделях и в клинике, но таким образом обычно определяются только самые серъёзные побочные эффекты на организменном уровне. К каким долгосрочным эффектам могут привести вроде бы незначительные, или вообще недетектируемые побочные эффекты, можно узнать только после многих лет применения препарата в клинике.

Итак, химиотерапия - универсальный метод, эффективный в ряде случаев. Но используемые препараты относительно высоко токсичны по своей природе, им в большей мере присущи побочные эффекты, и новые лекарства создаются в результате случайного перебора соединений. Так что дальнейшие перспективы для данного метода по нахождению того самого лекарства для излечения рака туманны и непредсказуемы.

Но, почему химиотерапия не работает в некоторых случаях? Или почему сначала работает, но потом рак возвращается?

Об этом мы узнаем в следующей части.