Modificirani interleukin 2 ima najbolju antikancerogenu aktivnost • Vera Bashmakova • Znanstvena vijest o "Elementama" • Biotehnologija, imunologija, onkologija

Modificirani interleukin 2 ima najbolju aktivnost protiv raka.

Sl. 1. Dvije podjedinice, β i γ, dovoljne su da interleukin receptor funkcionira, međutim prisutnost α-podjedinice čini vezu između liganda i receptora mnogo jaču. Slika iz članka o kojem govori Eric T. Boder priroda, s promjenama

Interleukin 2 (IL – 2) je mali protein s velikom sudbinom. Ovaj citokin je faktor rasta za mnoge tipove imunoloških stanica, uključujući prirodne stanice ubojice – posebne vrste bijelih krvnih stanica koje, unatoč zloslutnom imenu, sudjeluju u važnoj i korisnoj stvari – "pucaju" sumnjive stanice, uglavnom tumorske stanice ili inficirane virusima. Istraživači iz Sjedinjenih Američkih Država i Švicarske stvorili su mutantne modifikacije interleukina 2 nazvane "superkines", koje se više pouzdano i čvrsto vežu na neke imunološke stanice od originalnog proteina, što otvara nove horizonte za borbu protiv mnogih bolesti.

Učinak interleukina 2 na imunološke stanice određen je vrlo jednostavnim događajem: IL-2 "sjedi" na odgovarajući receptor. Da bismo shvatili što su točno istraživači učinili, morat ćemo početi razumijevati strukturu ovog receptora.

Interleukin 2 receptor se sastoji od tri podjedinice.IL-2Rp (ili CD122), koji se zapravo veže na ligand, IL-2Rγ (CD132), koji daje stanični odgovor na vezanje liganda i karakterističan je za mnoge citokinske receptore, i konačno, IL-2Ra (CD25), koji stabilizira vezanje ligand-receptor. U principu, samo dva podjedinica su dovoljna za rad receptora – CD122 i CD132, ali tada interleukin sjedi na receptu, a ne "oklijevajući", a čim se pridruži, može odmah pasti. Međutim, ako treća podjedinica, CD25, slučajno pliva pored i pridružuje se IL-2 kompleksu s receptorom, afinitet ovog kompleksa dramatično će se povećati, a interleukin 2 će čvrsto i dugo držati receptor (Slika 1). Jasno je da u prvom slučaju, stanični odgovor na dodavanje IL-2 će biti slab, u drugom – jak, a sve zbog prisutnosti ili odsutnosti CD25.

Budući da su sve tri podjedinice receptora izražene zasebno, moguće je da su samo CD122 i CD132 izraženi. Nije teško pogoditi da će u ovom slučaju stanica biti slabo osjetljiva na interleukin 2, budući da se jedva povezuje s receptorom, IL-2 će odmah izaći iz njega, gotovo da nema vremena učiniti ništa zanimljivo.Ova slika je savršeno normalna za određene vrste leukocita – na primjer, za "naive" T stanice (tj. One koji nisu obrazovani koji još nisu susreli "neprijatelja", morat će loviti). Međutim, ako iz nekog razloga želimo mobilizirati imunološke stanice koristeći interleukin 2, onda nam ova situacija uopće ne odgovara – čak i najveće količine IL-2 će vrlo malo utjecati na ove stanice. Teoretski, netko bi mogao prisiliti stanicu da izrazi CD25 kako bi povećala njegovu osjetljivost na IL-2, ali to je teško i može imati nepredvidljive posljedice.

A ovdje autori raspravljanih radova odlučili su ići na drugi način i napraviti pametan, duhovit i neočekivan stvar – stvoriti takvu modifikaciju interleukina 2, koja bi se čvrsto pridružila receptoru bez ikakve pomoći od CD25.

Da bi to učinili, znanstvenici su najprije stvorili ogromnu biblioteku mutantnih interleukina 2. Zatim, pomoću probijenog kvasca (vidjeti prikaz kvasca), provjerili je li postoji mutantna verzija IL-2 koja je čvrsto povezana s CD122 i CD132 bez pomoći CD25.

I – hooray! – pokazalo se da s L85V mutacijom (tj. kad je leucin u položaju 85 zamijenjen valinom), interleukin se veže na receptor.

Međutim, to je tek početak rada. Sad sam morao otkriti zašto ova mutacija toliko je promijenila protein da je postala još čvrsto povezana s receptorom. Osim toga – ako je moguće – bilo je nužno pokupiti bilo kakve dodatne mutacije koje bi povezivanje interleukina i receptora učinilo više, tako da kažem, neodvojivom.

Najlogičnija je bila pretpostavka da se položaj 85 nalazi u takvom području proteina koji se izravno veže na receptor, a mutacija na tom položaju "pršti" interleukin na receptor. No, pokazalo se da nije ništa slično ovome: položaj 85 se nalazi u C – spiralu, u blizini hidrofobne jezgre proteina, tj. U samom sredini, gdje ne dodiruje nikakav receptor.

Pa, možda je činjenica da ta mutacija mijenja konformaciju jednog od proteinskih heliksa, tako da protein počinje "približiti" receptu bolje i jače da se drži s njom? Na temelju ove pretpostavke, istraživači su stvorili drugu biblioteku mutantnih proteina, koji su prvo sadržavali L85V mutaciju i druge, druge mutacije u bliskim pozicijama, što također može utjecati na vezanje proteina na receptor. Kao rezultat toga, odabrali su konsenzusne (tj. Temeljne) mutacije – L80F / R81D / L85V / I86V / I92F (Sl.2), na temelju kojih su odabrani superkine bjelančevine za daljnje proučavanje.

Sl. 2. Mjesto mutacija na molekuli superkina D10. Vidljivo je da se gotovo sve mutacije nalaze na C – spiralu (Helix c) ili blizu nje. Slika iz raspravlja Aron M. Levin et al. u priroda

Ti superkines (a posebno jedan od njih, koji su istraživači zvali D10) bili su "odvezeni" mnogim različitim testovima, zbog čega su njihova svojstva postala jasna i postala je manje-više jasna zašto se pribjegavaju receptoru smrću, dok je uobičajeni interleukin 2 samo ga plašljivo dotakne.

Činjenica je da su sve konsenzusne mutacije smještene ili u samom C-spiralu, ili u blizini nje. Očigledno, mutacije nekako stabiliziraju ovu spiralu (koja se ponaša prilično labavo i zavlači se u različitim smjerovima u izvornom bjelančevinu), zbog čega se spaja s receptorom (Slika 3). Očigledno, stabilizirajući učinak CD25 precizno se očituje u "prešanju" C-helixa proteina, koji ne dopušta proteinu da pada iz receptora.

Sl. 3. Razlike u strukturi između interleukina 2 (na lijevoj strani) i superkine D10 (s desne strane). Prikazane su tri najčešće konformacijske varijante za svaki protein, postavljene na konformaciju proteina povezane s receptorom.Može se vidjeti da se C-spiralom superkine "kreće" mnogo manje od onog uobičajenog interleukina. Slika iz raspravlja Aron M. Levin et al. u priroda

Rezultati su bili nevjerojatni, ali sada dolazi sljedeća faza. Bilo je potrebno saznati da li će rezultat superkinejca raditi na stvarnim živim stanicama. Koliko je dvoraca koje su gradili znanstvenici rastopile u zraku nakon ove faze!

Međutim, u ovom slučaju, sve je bilo u redu. Superkinij ne samo pozvan odgovor u redovima ljudskih prirodnih ubojica, ali ga je gotovo izazvao nezavisno da li ti prirodni ubojice izražavaju CD25 ili ne.

Ali to nije bilo dovoljno. Prije nekog vremena pokazalo se da visoke doze interleukina 2 uzrokuju neku regresiju malignih tumora (Krieg, C. et al., 2010. Poboljšana imunoterapija IL-2 za selektivne IL-2 receptore za limfocite i endotelne stanice; Rosenberg, S. A. et al., 1985. Regresija uspostavljenih plućnih metastaza i potkožnog tumora rekombinantnog interleukina 2). A što ako postoji, gdje uobičajeni interleukin 2 uzrokuje slab učinak, superkin će uzrokovati mnogo veći učinak? Da bi testirali ovo, istraživači su istraživali kako injekcije jednog od superkinesa, H9, utječu na razvoj četiri vrste raka kod miševa.

Rezultati su bili inspirirani: H9 je oslabio rast malignih tumora 70% jači od normalnog interleukina 2, a izgled tumora nije djelovao značajnim.To ukazuje na veliki potencijal ove tvari kada se koristi protiv svih vrsta raka.

A ipak u ovoj bačvi meda postoji i leti u masti, i što drugo. Imunitetne igre su opasna i nepredvidiva stvar. Moguće je da će ovaj razvoj moći značajno usporiti (i ponekad čak i potpuno ukinuti) razvoj raka. Ali kakve će nuspojave uzrokovati? Znanstvenici su do sada otkrili jednu ozbiljnu komplikaciju – injekcije Superkinja uzrokuju plućni edem kod životinja (istina, kako istraživači optimistiraju, a ne ozbiljni kao kod interleukina 2). Međutim, moguće je da postoje i druge nezdrave posljedice korištenja superkinesa, koje će i dalje "nestati" u daljnjim istraživanjima.

izvori:
1) Aron M. Levin, Darren L. Bates, Aaron M. Ring i sur. Interleukin-2 'superkine' priroda, V. 484. P. 529-533.
2) Eric T. Boder. Proteinski inženjering: Stisnute veze koje vežu // priroda, V. 484. P. 463-464.

Vera Bashmakova


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: