На волне пандемии COVID-19 регулярно появляются новости о вакцинах от коронавируса и его новых штаммах, но, вопреки ожиданиям, биофармацевтическая индустрия и на других направлениях не только не сбавила обороты, а, напротив, совершила неожиданный рывок.
Начнём с традиционного — лекарств, одобренных FDA. Несмотря на пандемию, их число превысило прошлогодний показатель (52 лекарства): зарегистрировано 55 новых лекарств, что меньше только рекордного 2018 года (59 препаратов). Отметим некоторые из новинок 2020 года в коротком списке, а о других расскажем подробнее ниже.
- Лекарство от ВИЧ fostemsavir (ViiV Healthcare), показанное тем, у кого, несмотря на приём антиретровирусных препаратов, сохраняется высокий уровень вирусной РНК. Fostemsavir принадлежит к классу «ингибиторов слияния», он связывается с вирусным белком, отвечающим на проникновение вириона в лимфоцит, и препятствует его взаимодействию с белком на поверхности клетки. У 60% пациентов в исследовании наблюдалось снижение вирусной нагрузки до неопределяемой.
- Препарат против вшей abametapir (Dr. Reddy’s Laboratories), действующий не только на взрослых паразитов, но и на их яйца. Он ингибирует металлопротеиназы — ферменты, задействованные в процессе созревания яиц. Пациентам наносили препарат на голову на 10 минут. Через две недели в группе препарата вшей не было у 80%, а в группе плацебо — только у 50%.
- Ингибитор фермента альдостеронсинтазы osilodrostat (Recordati/Novartis), участвующей в биосинтезе кортикостероидов для лечения болезни Кушинга — редкого заболевания, при котором кора надпочечников производит слишком много гормона кортизола. Основные симптомы заболевания — ожирение, избыточный рост волос, ломкость костей. Osilodrostat — первый таргетный препарат1 против этой болезни — на протяжении восьми недель снижал уровень кортизола до нормального у 86% людей по сравнению с 30% в плацебо-группе.
- Первый таргетный препарат selumetinib (AstraZeneca/Merck) против нейрофиброматоза первого типа — редкого генетического заболевания, при котором доброкачественные и злокачественные опухоли поражают нервы. Лекарство ингибирует внутриклеточный фермент — киназу МАРК, отвечающую за рост опухолей. Несмотря на понятный механизм действия, препарат в прошлом провалился на испытаниях по нескольким онкологическим показаниям, но при нейрофиброматозе показал снижение опухолей у 44% пациентов. Положительный ответ на selumetinib длился не менее года у большинства ответивших пациентов.
- Сразу два антитела для лечения редкой группы аутоиммунных заболеваний, поражающих в основном зрительный нерв, составляющих спектр оптикомиелит-ассоциированных расстройств (NMOSD). Одно из антител, satralizumab (Roche/Genentech), связывает воспалительный цитокин (сигнальный белок) интерлейкин-6. Второе, inebilizumab (Viela Bio), связывает белок CD19 на поверхности В-лимфоцитов и их клеток-предшественников, предотвращая выработку аутоиммунных антител. Оба препарата показали снижение числа рецидивов.
- Антительный препарат tafasitamab (MorphoSys) также направлен на белок CD19. Он одобрен для лечения лимфом определённого вида2. В исследовании второй фазы 55% пациентов ответили на лечение, из них у 37% лимфома исчезла полностью. Но наиболее замечательна медианная длительность ответа — 21,7 месяца, что вдвое больше ближайшего конкурента polatuzumab vedotin (Pfizer).
- Первое в мире лекарство от прогерии, о котором «XX2 век» уже писал.
- У пациентов с наследственным ангионевротическим отеком (НАО) уже были опции терапии, но они все требовали частых инъекций. Без инъекций при этой болезни периодически начинается отёк мягких тканей, который может угрожать жизни, если затрагивает лёгкие. FDA одобрило пероральный препарат berotralstat компании BioCryst, который будет стоить дешевле, чем разработка конкурентов (правда, и эффективность у него пониже). Препарат ингибирует плазменный фермент калликреин и снижает количество приступов НАО в среднем с 2,9 в месяц до 1.
Половина новых одобренных препаратов выведена на рынок малыми биотех-компаниями, большинство из которых делают это в первый раз, опровергая тем самым миф о бигфарме, которая «не пускает» новичков на рынок.
Теперь подробнее о нескольких новых препаратах.
Первое пероральное лекарство для СМА
«XX2 век» не раз писал [1, 2] о спинальной мышечной атрофии (СМА), да и вниманием общественности эта редкая болезнь не обделена, в отличие от многих других. Чего стоит хотя бы ярлык «самого дорого лекарства в мире», присвоенный одному из двух препаратов от неё. В августе FDA одобрило на первый взгляд совсем не такой высокотехнологичный — низкомолекулярный — препарат для лечения этой страшной болезни. Впрочем, хоть это и не генная терапия, нельзя сказать, что его создание было простым или не требующим глубоких фундаментальных исследований. Препарат относится к новому классу модификаторов сплайсинга. Разберёмся, как он работает.
СМА — это нейромышечное заболевание, основная генетическая причина детской смертности. Оно вызывается дефектами гена SMN1, кодирующего белок, необходимый для выживания моторных, то есть управляющих мышцами, нейронов. В человеческом геноме присутствует аналогичный ген SMN2, но его продукт неактивен из-за того, что при сплайсинге3 из него вырезается экзон 7. Лекарство нусинерсен, одобренное для лечения СМА, как раз заставляет клеточный аппарат включить экзон 7 в мРНК SMN2, что приводит к получению функционального SMN2. Однако этот препарат нужно регулярно вводить в оболочки спинного мозга. К счастью, найдены низкомолекулярные соединения, модифицирующие сплайсинг нужным образом (рис. 1) и при этом хорошо распределяющиеся по организму. В итоге одно из них, risdiplam (Roche) показало хорошие результаты в клинических исследованиях: через 23 и более месяцев 81% пациентов были живы и не нуждались в искусственной вентиляции лёгких, что по сравнению с нелеченными — очень хороший результат. В другом клиническом исследовании у менее тяжёлых пациентов препарат показал улучшение моторных функций по сравнению с плацебо.
В итоге risdiplam получил регистрацию по всем типам СМА у пациентов в возрасте от двух месяцев. Аналитики считают, что двум другим лекарствам, нусинерсену и Золгенсме, придётся подвинуться, и прогнозируют пиковые продажи до трёх миллиардов долларов.
Успехи в лечении множественной миеломы
Множественная миелома — злокачественное заболевание, поражающее плазматические клетки — те самые, которые в норме производят антитела. При перерождении они начинают бесконтрольно делиться, и при этом продолжают производить аберрантные (то есть ненормальные) антитела. Опухоли преимущественно локализованы в костном мозге, и вызывают костные боли и остеопороз. Избыток аберрантных антител вызывает повреждение почек, гипервязкость крови, тромбозы и другие негативные явления.
В последнее десятилетие достигнуты значительные успехи в лечении множественной миеломы благодаря применению таргетных препаратов (как низкомолекулярных, так и антител). Однако большинство пациентов, отвечающих на терапию, затем всё равно прогрессируют, так как выжившие опухолевые клетки находят способ сопротивляться терапии. Кроме того, мишени, на которые направлены лекарства, присутствуют и на здоровых клетках, что приводит к токсичности лечения.
Поэтому уже давно предпринимались попытки воздействовать на мишень BCMA (от англ. B cell maturation antigen, антиген созревания В-клеток), которая ограниченно присутствует на здоровых клетках, высоко экспрессируется на клетках множественной миеломы и важна для их выживания и деления. Наибольший успех показали конъюгаты антител с токсинами (antibody-drug conjugates, ADCs), CAR-T и биспецифические антитела (рис. 2).
Прошедший год ознаменовался одобрением первого препарата против BCMA — Blenrep (Seagen/GlaxoSmithKlein) — и успехами ещё нескольких клинических программ. Blenrep — это как раз конъюгат антитела с токсином MMAF, который препятствует полимеризации тубулина, то есть останавливает процесс роста микротрубочек в клетках. Поскольку этот процесс жизненно важен для большинства клеток, особенно делящихся, MMAF очень токсичен. Однако его присоединение к антителу против BCMA позволяет направлять его преимущественно в те клетки, на поверхности которых есть BCMA.
В клиническом исследовании у пациентов, получивших до этого уже четыре линии терапии против множественной миеломы, у 30 пациентов из 97 наблюдалось уменьшение опухоли, и у 22 оно длилось не менее 6 месяцев — неплохой результат для таких тяжёлых пациентов. Наиболее частыми нежелательными явлениями были проблемы со зрением из-за воздействия лекарства на роговицу, снижение количества тромбоцитов и эритроцитов. Исследования этого и аналогичных лекарств продолжаются.
Более десяти CAR-T-программ по множественной миеломе, направленных против BCMA, сейчас исследуют на людях. Хотя все они показывают довольно высокие уровни ответов на терапию, проблемой остаются цитокиновый шторм, нейротоксичность и рецидивы у части пациентов. Наиболее близок к регистрации продукт компании bluebird bio bb2121, решение FDA ожидается в марте 2021 года. Это клетки, полученные у самого пациента, с введенным в них геном, который кодирует химерный рецептор против BCMA. У очень тяжелых пациентов, получивших в среднем шесть линий предшествующей терапии, наблюдалось 73% ответов, из них 31% — полные, и в среднем ответы длились по 10,7 месяцев. Компания уже ведет исследования с новой конструкцией, которая по последним данным обеспечила более длительный ответ — 17 месяцев. Вместе с тем, от цитокинового шторма в исследовании умерли два пациента.
В целом, новые средства терапии для тяжёлых пациентов — это обнадёживающие новости, однако предстоит решить ещё много проблем, связанных с безопасностью, эффективностью и производством (особенно в области клеточной терапии). Пока неясно, насколько новые средства терапии удлиняют общую продолжительность жизни по сравнению с имеющейся терапией, потому что прошло еще недостаточно времени и проведено мало прямых сравнительных исследований. Но перспективы есть: CAR-T при лимфомах у 51% пациентов обеспечивают ремиссию длиной более трёх лет, а у отдельных пациентов — более девяти лет.
Ещё один успех РНК-лекарства
У пациентов с первичной гипероксалурией (как и у многих других с орфанными — редкими — заболеваниями) раньше не было специальных лекарств. Из-за повышенного содержания оксалатов в моче4 эти пациенты страдают от камней в почках, и в результате им часто требуется пересадка органа. Оксалаты образуют с кальцием плохо растворимые кристаллы, которые становятся основной камней. Снижение функции почек приводит к накоплению оксалатов и в других органах: сердце, костях, глазах, что снижает качество и продолжительность жизни. Единственным лечением было потребление огромных количеств воды, чтобы разбавить оксалаты. Теперь, с одобрением третьего в мире препарата, работающего по принципу РНК-интерференции, у них появилась надежда: через 6 месяцев исследования у 52% уровень оксалата снизился до нормального, в то время как в плацебо группе — ни у кого.
Препарат lumasiran, разработанный компанией Alnylam, о других лекарствах которой «XX2 век» не раз писал [1, 2, 3], связывается с мРНК, кодирующей фермент гликолатоксидазу (GO, Hydroxyacid oxidase 1, HAO1) — ключевой фермент на пути получения оксалата (рис. 3).
Компания установила среднюю цену на препарат в размере 380 000 долларов на пациента в год после всех скидок. Понятно, что эта сумма в США и ЕС будет покрываться государственными и частными страховыми компаниями. Компания заранее предупредила плательщиков, что с тех пациентов, которым лекарство недостаточно помогло, она денег брать не будет (это называется value-based agreements, что-то вроде «соглашений, основанных на ценности»). Высокая цена оправдывается тем, что таких пациентов очень мало, разработку нужно окупать, а средняя годовая стоимость ведения пациента без лекарства выше, чем указанная сумма, так что в итоге лекарство оказывается выгодным для системы здравоохранения.
Кроме того, нелишне напомнить, что, в отличие от издержек на больницы и зарплаты медицинского персонала, для лекарств затраты падают после появления аналогов («дженериков»). Будем надеяться, что в арсенале общества будет становиться всё больше эффективных и безопасных лекарств не только из группы РНК-интерференции, но и других классов.
Расскажем теперь о препарате, который пока не добрался до регистрации, но показал эффективность в первом исследовании третьей фазы.
Эффективность лекарства от болезни сердца
В августе 2020 года эффективность в третьей фазе показало лекарство с довольно интересным механизмом действия mavacamten (разработан компанией MyoKardia) — от гипертрофической кардиомиопатии (ГКМП). Это относительно частое заболевание (встречается примерно у одного человека из 500), при котором сердечные мышцы разрастаются по различным причинам: иногда это мутации в соответствующих генах, иногда — следствие другой болезни, а иногда причины вообще неясны. У многих людей болезнь себя никак не проявляет, а у других наблюдается боль в груди, затруднение дыхания и прочие симптомы, характерные для сердечных заболеваний. ГКМП важно отличать от других видов сердечной недостаточности, потому что лечат их по-разному.
Постепенно разрастание мышц (рис. 4) приводит к потере функции различных отделов сердца, прежде всего левого желудочка, стенки которого становятся жёсткими и неспособными ни нормально сокращаться, ни полностью расслабляться. Тяжёлые случаи могут привести к острой сердечной недостаточности, внезапной сердечной смерти и требуют хирургического вмешательства.
Ранее специфической терапии для ГКМП не существовало, и пациентов лечили бета-блокаторами и другими сердечными препаратами. Mavacamten — первое специфическое лекарство, созданное с учетом знаний о патофизиологии заболевания.
В клиническом исследовании фазы 3 препарат существенно улучшил сердечную функцию по сравнению с плацебо, а также повысил устойчивость к физическим нагрузкам и улучшил субъективное самочувствие. В августе компания также начала исследования, чтобы ответить на вопрос, снижает ли препарат потребность в хирургических операциях. А в октябре MyoKardia была куплена фармгигантом Bristol Myers Squibb за 13 миллиардов долларов.
Теперь — о более ранних исследованиях, которые пока не привели к появлению лекарств, но закладывают для этого фундамент.
Новые применения генного редактирования
Как уже писал «XX2 век», технология генного редактирования CRISPR-Cas9 находится на ранней стадии клинических исследований и в этом году показала первые положительные результаты. Пока это не очень совершенный инструмент, пригодный только для редактирования клеток вне организма. Вводить редактирующие конструкции в живой организм ещё слишком опасно. Поэтому учёные начали с редких заболеваний крови, где это оправдано: бета-талассемии, серповидноклеточной анемии, гемофилии и других.
Вместе с тем, на животных не прекращаются попытки нащупать области, где генное редактирование может оказаться полезным для лечения более распространенных заболеваний. Так, учёные из Гарварда решили побороться с ожирением у мышей. Они модифицировали человеческие белые жировые клетки, придав им свойства бурых жировых клеток, и показали, что такое изменение позволяет предотвратить ожирение у мышей, которые получали диету с высоким содержанием жира.
Бурые жировые клетки в обилии присутствуют у новорожденных, а с возрастом их количество становится меньше. Основная их функция — регуляция температуры тела. Так, в ответ на понижение температуры они вырабатывают белок термогенин, отвечающий за разогрев. В новой работе ген термогенина был активирован в предшественниках клеток белой жировой ткани, где он обычно молчит. Полученные клетки вкололи мышам, они успешно прижились и продемонстрировали более высокое потребление глюкозы и кислорода. Эта процедура не только предотвращала развитие ожирения, но и снижала негативные эффекты у уже ожиревших мышей. Они набирали меньше веса и содержание жира в печени у них снизилось.
Это только одна из первых попыток такого рода, и новый подход не скоро доберется до клинических исследований. Так, поскольку мышам вводили человеческие клетки, мыши были специальные, с отключенной иммунной системой, чтобы не возникло отторжения трансплантата. Клетки тоже были не просто взятые у людей, а стандартизованные клеточные линии. Как все заработает в реальных условиях — пока неизвестно, требуется больше экспериментов.
Это не первая попытка подобраться с помощью генного редактирования к проблеме ожирения: раньше у мышей активировали гены, отвечающие за насыщение, и отключали ген в белой жировой ткани, ассоциированный с ожирением. В последнем случае удалось добиться снижения массы мышей на 20%.
А вот в области редких генетических форм ожирения достигнут определённый прогреcс, хотя пока и без помощи генного редактирования. Компания Rhythm Pharmaceuticals получила одобрение на препарат setmelanotide для лечения пациентов с несколькими видами мутаций в генах, отвечающих за метаболизм и чувство насыщения. У таких пациентов ожирение развивается в раннем детстве, поэтому диета и физические упражнения могут уже не помочь.
Препарат в одном из исследований снизил вес более чем на 10% у 80% пациентов, а в другом — у 46%. Также он снижал чувство голода на 25—42%.
Препарат представляет собой синтетический пептид, агонист (то есть активатор) рецепторов мелакортина (рис. 5). Эти рецепторы преимущественно экспрессируются в головном мозге и отвечают как за высшую нервную деятельность (аппетит, сексуальное возбуждение), так и за метаболизм, энергетический баланс и ряд других процессов. Интересно, что ранее другой агонист этого рецептора, bremelanotide, был зарегистрирован FDA в качестве «женской виагры», то есть для повышения сексуального влечения у женщин. Однако особой популярностью он не пользуется, так как вводится подкожно и у некоторых вызывает головную боль, повышение давления и тахикардию, а в отдельных случаях — потерю сознания.
Пока что setmelanotide показан для очень редких генетических синдромов, но компания проводит еще несколько исследований фазы 3 и масштабное генетическое тестирование, которое поможет расширить число пациентов, которым он подходит.
Криоэлектронная микроскопия
В этом году очередными успехами порадовала область, за которую в 2017 году была присуждена Нобелевская премия в области химии: криоэлектронная микроскопия (cryoEM). Это метод определения структуры макромолекул в растворе. В отличие от рентгеноструктурного анализа, с помощью которого обычно выявляют структуру белков, cryoEM не требует получения кристалла белка (эта задача не всегда решается, а если и решается — то с большим трудом). В сущности, выращивание белковых кристаллов — до сих пор сочетание удачи и искусства, а не только техническая задача. Достаточно зайти в любую лабораторию белковой кристаллографии, и вы увидите ряды сотен и тысяч пробирок, в которых подбираются условия: состав раствора, концентрации, белковые конструкции: все эти параметры нужно варьировать, и успех совсем не гарантирован. Однако до сих пор это был единственный способ получения высококачественных структур с атомным разрешением (менее 2 Å5). На рисунке 6 видно, как разрешение влияет на точность определения положения отдельных атомов.
С cryoEM кристаллы не нужны: белки в низкой концентрации замораживаются возле горизонтальной поверхности, так что отдельные молекулы лежат в разной ориентации. Затем на них направляют поток электронов, отражённые электроны улавливают детектором и обрабатывают полученные сигналы специальным софтом. Алгоритмы преобразуют двумерную картинку в трёхмерную благодаря тому, что молекул на поверхности много и их можно «рассмотреть» под разным углом. Поток должен быть достаточно слабым, чтобы не «повредить» изучаемую молекулу. Поэтому двумерное изображение получается очень шумным, и раньше, без специальных ухищрений, достигнуть атомных разрешений не удавалось.
Улучшения в инструментальной сфере — источниках электронов, фильтрах, детекторах — и особенно в компьютерных мощностях и алгоритмах позволили сделать то, о чём ещё десять лет назад и подумать было сложно: опубликованы структуры апоферритина с разрешением 1,2 Å (рис. 7) и мембранного нейронного рецептора ГАМК-А с разрешением 1,7 Å, которые позволяют установить положение отдельных атомов. Оба белка достаточно сложны для получения структуры рентгеновским способом. Интересно, что в коллектив авторов входит выпускница биофака МГУ Евгения Печникова, сотрудница компании Thermo Fisher в Нидерландах.
Самое главное — что это только начало: улучшение методов подготовки образцов, а также дальнейшее совершенствование алгоритмов позволит спуститься ещё ниже по шкале масштаба. Уточнение структур белков позволяет не только понять, как устроены процессы в живых организмах, но и создавать лекарства более рациональным способом. Мы пока ещё далеки от того, чтобы рассчитывать структуры лекарств полностью на компьютерах, но такими расчётами сейчас сопровождается большинство проектов по разработке лекарств.
Секвенирование «на месте»
Под занавес уходящего года, 31 декабря, вышла статья о потрясающем новом методе секвенирования (определения последовательности ДНК и РНК) — прямо в клетке (in situ, то есть на месте). Этот метод позволяет напрямую определить, как именно ДНК упакована в ядре и связать информацию о её последовательности с информацией о пространственной организации генетического материала. Секвенирование РНК и ДНК отдельных клеток применяется довольно давно, но используемые методы требуют разрушения ядра, при этом информация о трехмерном положении ДНК теряется. Между тем, от пространственного положения гена в ядре многое зависит: например, в какой момент он включится или как он взаимодействует с другими участками генома. С другой стороны, трёхмерное строение хроматина изучается методами визуализации, такими, как DNA FISH (fluorescence in-situ hybridization), но для полноты картины им недостаёт информации о последовательности ДНК. Поэтому требуются методы, которые одновременно давали бы и ту, и другую информацию.
Ранее предпринималась попытка пометить ДНК перед разрезанием, чтобы определить, где какой фрагмент находился, однако разрешение такого метода оказалось довольно ограниченным. В новой работе (почти того же коллектива авторов) в ДНК вводятся специальные метки, а затем применяется сочетание методов флуоресцентной визуализации, секвенирования in situ и традиционного полногеномного секвенирования для получения точной информации о последовательности ДНК с сохранением данных о трёхмерном положении меток. Затем применяются алгоритмы для соединения этой информации в единое целое.
Правильность полученной картины авторы подтвердили независимыми более традиционными, но менее точными методами. Затем в той же работе они исследовали раннее развитие эмбрионов лягушки, чтобы понять, какие участки хроматина происходят от отца, а какие от матери, и как при делениях клеток распределяется эпигенетическая информация (новый метод позволяет «увидеть» и её).
Видео демонстрирует расположение различных локусов ДНК, раскрашенных по хромосомам.
Максимальное разрешение метода пока составляет примерно 1 миллион пар оснований (то есть метки вставляются не чаще, чем через каждый миллион пар), однако исследователи уже думают над тем, как увеличить его в 50—100 раз. Кроме того, метод довольно гибкий и его можно сочетать с другими высокопроизводительными методами для получения мультимодальной информации об отдельных клетках. Удивительно, как новый метод позволяет интегрировать данные с разных масштабных уровней: от одного нуклеотида до межклеточных взаимодействий.
В будущем такие методы позволят лучше понять, как происходит развитие организмов, как организован хроматин в нервных клетках (не исключено, что это важная часть нервной деятельности, в том числе, высшей), в чём отличие больных клеток от здоровых в этом аспекте — а в перспективе и применить это знание для создания терапевтических вмешательств.
Примечания
1 Созданный на основе изучения молекулярного патогенеза заболеваний.
2 А именно r/r DLBCL — рецидивирующих или рефрактерных диффузных большеклеточных В-клеточных лимфом.
3 Сплайсинг — процесс вырезания последовательностей из мРНК, при котором из неё удаляются участки, не кодирующие белок (интроны), и соединяются между собой кодирующие участки (экзоны). Однако, как видно в истории с SMN2, экзоны также могут удаляться, если в результате мутаций в мРНК появляется соответствующая сигнальная последовательность нуклеотидов.
4 Это следствие мутации, из-за которой не работает фермент аланин-глиоксилат аминотрансфераза, превращающий глиоксилат в глицин. В результате активности другого фермента, гликолатоксидазы (GO), весь глиоксилат превращается в оксалат. Lumasiran «отключает» как раз GO.
Вам может быть интересно:
Sputnik FAQ. Ответы на часто задаваемые вопросы о вакцине «Гам-КОВИД-Вак».