Ako temperatura poraste, živi organizam reaguje na to tako što proizvodi neobična jedinjenja koja se nazivaju "proteini toplotnog šoka". Ovako reaguje čovek, tako reaguje mačka, tako reaguje svako stvorenje, jer se sastoji od živih ćelija. Međutim, ne samo porast temperature izaziva sintezu proteina toplotnog šoka klamidije i drugih vrsta. Teški stresovi često izazivaju situacije.
Opće informacije
Budući da proteine toplotnog šoka telo proizvodi samo u specifičnim situacijama, oni imaju brojne razlike od normalno proizvedenih jedinjenja. Period njihovog formiranja karakteriše inhibicija ekspresije glavnog proteinskog bazena, koji igra važnu ulogu u metabolizmu.
HSP-70 eukarioti, DnaK prokarioti su porodica u kojoj su naučnici kombinovali proteine toplotnog šoka koji su važni za preživljavanje na ćelijskom nivou. To znači da zahvaljujući takvim spojevima, stanica može nastaviti funkcionirati čak i u situaciji kada se tome odupiru stres, toplina i agresivno okruženje. Međutim, proteini ove porodice takođe mogu učestvovati u procesima koji se odvijaju u normalnim uslovima.
Biologija na mikroskopskom nivou
Ako su domeni 100% identični, onda su eukarioti, prokarioti viševiše od 50% homologno. Naučnici su dokazali da je u prirodi, među svim proteinskim grupama, 70 kDa HSP jedan od najkonzervativnijih. Studije posvećene tome rađene su 1988. i 1993. godine. Pretpostavlja se da se ovaj fenomen može objasniti kroz funkciju pratioca svojstvenu proteinima toplotnog šoka u intracelularnim mehanizmima.
Kako to funkcionira?
Ako uzmemo u obzir eukariote, onda su HSP geni inducirani pod uticajem toplotnog šoka. Ako je neka ćelija izbjegla stresne uslove, tada su faktori prisutni u jezgru, citoplazmi kao monomeri. Ovo jedinjenje nema aktivnost vezanja DNK.
Doživljavajući stresne uslove, ćelija se ponaša na sledeći način: Hsp70 se odvaja, što pokreće proizvodnju denaturisanih proteina. HSP formira trimere, aktivnost menja svoj karakter i utiče na DNK, što na kraju dovodi do akumulacije komponenti u ćelijskom jezgru. Proces je praćen višestrukim povećanjem transkripcije pratioca. Naravno, situacija koja je ovo izazvala prolazi s vremenom, a dok se to dogodi, Hsp70 se ponovo može uključiti u HSP. Aktivnost povezana sa DNK nestaje, ćelija nastavlja da radi kao da se ništa nije dogodilo. Ovaj slijed događaja otkriven je još 1993. godine u studijama o HSP-u koje je proveo Morimoto. Ako je organizam pogođen bakterijama, onda se HSP mogu koncentrirati na sinoviju.
Zašto i zašto?
Naučnici su otkrili da se HSP formiraju kao rezultatuticaj raznih negativnih, životno opasnih situacija za ćeliju. Stresni, štetni utjecaji izvana mogu biti izuzetno raznoliki, ali dovode do iste varijante. Zbog HSP-a, ćelija opstaje pod uticajem agresivnih faktora.
Poznato je da su HSP-ovi podijeljeni u tri porodice. Osim toga, naučnici su otkrili da postoje antitijela na protein toplotnog šoka. Podjela na HSP grupe se vrši uzimajući u obzir molekularnu težinu. Tri kategorije: 25, 70, 90 kDa. Ako u živom organizmu postoji stanica koja normalno funkcionira, onda će unutar nje sigurno biti razni proteini pomiješani jedni s drugima, prilično slični. Zahvaljujući HSP-u, denaturirani proteini, kao i pogrešno presavijeni, mogu ponovo postati rješenje. Međutim, pored ove funkcije, postoje još neke.
Šta znamo i šta pretpostavljamo
Do sada, protein toplotnog šoka klamidije, kao i drugih HSP, nije u potpunosti proučavan. Naravno, postoje neke grupe proteina o kojima naučnici imaju prilično veliku količinu podataka, a postoje i one koje tek treba savladati. Ali sada je nauka dostigla nivo na kojem će nam znanje omogućiti da kažemo da u onkologiji, protein toplotnog šoka može biti zaista koristan alat za poraz jedne od najstrašnijih bolesti našeg veka - raka.
Naučnici imaju najveću količinu podataka o HSP Hsp70, koji se može vezati za različite proteine, agregate, komplekse,čak i sa nenormalnim. Vremenom dolazi do oslobađanja, praćenog vezom ATP-a. To znači da se u ćeliji ponovo pojavljuje otopina, a proteini koji su prošli neispravan proces savijanja mogu ponovo biti podvrgnuti ovoj operaciji. Hidroliza, vezivanje ATP-a su mehanizmi koji su ovo omogućili.
Anomalije i norme
Teško je precijeniti ulogu proteina toplotnog šoka za žive organizme. Svaka stanica uvijek sadrži abnormalne proteine, čija koncentracija može porasti ako za to postoje vanjski preduslovi. Tipična priča je pregrijavanje ili infekcija. To znači da je za nastavak života ćelije hitno potrebno stvoriti veću količinu HSP-a. Aktivira se transkripcijski mehanizam koji pokreće proizvodnju proteina, stanica se prilagođava promjenjivim uvjetima i nastavlja funkcionirati. Međutim, uz već poznate mehanizme, ostaje još mnogo toga da se otkrije. Konkretno, antitela na protein toplotnog šoka klamidije su tako prilično veliko polje za aktivnost naučnika.
HSP, kada se polipeptidni lanac povećava, a oni se nađu u uslovima koji omogućavaju ulazak u vezu sa njim, izbegavaju nespecifičnu agregaciju i degradaciju. Umjesto toga, savijanje se odvija normalno, s potrebnim pratiocima uključenim u proces. Hsp70 je dodatno potreban za odvijanje polipeptidnih lanaca uz učešće ATP-a. Sa HSP, moguće je postići da nepolarne regije također budu pod utjecajem enzima.
HTS i lijekovi
U Rusiji, naučnici FMBA-a su uspjeli stvoriti novi lijek koristeći protein toplotnog šoka za njegovu izgradnju. Lijek za rak, koji su predstavili naučnici, već je prošao početni test na eksperimentalnim glodarima oboljelim od sarkoma i melanoma. Ovi eksperimenti su nam omogućili da sa sigurnošću kažemo da je napravljen značajan iskorak u borbi protiv onkologije.
Naučnici su sugerisali i uspeli da dokažu da je protein toplotnog šoka lek, odnosno može postati osnova za efikasan lek, uglavnom zbog činjenice da se ovi molekuli formiraju u stresnim situacijama. Budući da ih tijelo izvorno proizvodi kako bi osiguralo opstanak stanica, sugerirano je da se, uz pravilnu kombinaciju s drugim lijekovima, može boriti čak i protiv tumora.
HSP pomaže lijeku da otkrije bolesne stanice u bolesnom tijelu i izbori se s neispravnošću DNK u njima. Očekuje se da će novi lijek biti podjednako efikasan za bilo koju podvrstu malignih bolesti. Zvuči kao bajka, ali doktori idu još dalje - pretpostavljaju da će lijek biti dostupan u bilo kojoj fazi. Slažem se, takav protein toplotnog šoka od raka, kada prođe sve testove i potvrdi svoju pouzdanost, postat će neprocjenjivo bogatstvo za ljudsku civilizaciju.
Dijagnoza i liječenje
Najdetaljnije informacije o nadi moderne medicine dao je dr Simbircev, jedan od onih koji su radili na stvaranju lijeka. Iz njegovog intervjuamože se razumjeti po kojoj logici su naučnici izgradili lijek i kako bi on trebao donijeti efikasnost. Osim toga, mogu se izvući zaključci da li je protein toplotnog šoka već prošao klinička ispitivanja ili je tek pred nama.
Kao što je ranije pomenuto, ako telo ne doživljava stresne uslove, onda se proizvodnja BS odvija u izuzetno malom obimu, ali se značajno povećava sa promenom spoljašnjeg uticaja. Istovremeno, normalno ljudsko tijelo nije u stanju proizvesti toliku količinu HSP-a koja bi pomogla u borbi protiv maligne neoplazme u nastajanju. "Šta se događa ako se HTS uvede izvana?" – mislili su naučnici i ovu ideju učinili osnovom za studiju.
Kako bi ovo trebalo funkcionirati?
Da bi stvorili novi lijek, naučnici u laboratoriji su ponovo stvorili sve što je potrebno da žive ćelije počnu proizvoditi HSP. Za to je dobiven ljudski gen koji je podvrgnut kloniranju uz pomoć najnovije opreme. Bakterije proučavane u laboratorijama su se mijenjale sve dok nisu počele samostalno proizvoditi protein koji su naučnici toliko željeli.
Naučnici su na osnovu informacija dobijenih tokom istraživanja donijeli zaključke o dejstvu HSP-a na ljudski organizam. Da bi se to postiglo, bilo je potrebno organizirati rendgensku difrakcijsku analizu proteina. To nije nimalo lako učiniti: morali smo poslati uzorke u orbitu naše planete. To je zbog činjenice da zemaljski uslovi nisu pogodni za pravilan, ujednačen razvoj kristala. A evo i kosmičkoguslovi omogućavaju dobijanje upravo onih kristala koji su bili potrebni naučnicima. Po povratku na svoju matičnu planetu, eksperimentalni uzorci su podijeljeni između japanskih i ruskih naučnika, koji su pristupili njihovoj analizi, kako kažu, bez gubljenja sekunde.
I šta su našli?
Dok su radovi u ovom pravcu još u toku. Predstavnik grupe naučnika rekao je da je moguće tačno utvrditi: ne postoji tačna veza između molekula HSP i organa ili tkiva živog bića. A to govori o svestranosti. To znači da ako protein toplotnog šoka nađe primjenu u medicini, odmah će postati lijek za veliki broj bolesti - bez obzira koji organ je zahvaćen malignom neoplazmom, može se izliječiti.
U početku su naučnici pravili lek u tečnom obliku - ubrizgava se u ispitanike. Pacovi i miševi su uzeti kao prvi uzorci za testiranje proizvoda. Bilo je moguće identificirati slučajeve izlječenja kako u početnim tako iu kasnim fazama razvoja bolesti. Trenutna faza se zove pretklinička ispitivanja. Naučnici procjenjuju vrijeme njegovog završetka najmanje godinu dana. Nakon toga, vrijeme je za klinička ispitivanja. Na tržištu će novi lijek, možda panaceja, biti dostupan za još 3-4 godine. Međutim, prema naučnicima, sve je to stvarno samo ako projekat pronađe sredstva.
Čekati ili ne čekati?
Naravno, obećanja ljekara zvuče privlačno, ali istovremeno s pravom izazivaju nepovjerenje. Koliko dugo čovječanstvo boluje od raka, koliko žrtava imaova bolest je prisutna u poslednjih nekoliko decenija, a ovde obećavaju ne samo efikasan lek, već i pravu panaceju - bilo koje vrste, u bilo koje vreme. Kako možeš vjerovati u ovo? I gore od toga - vjerovati, ali ne čekati, ili čekati, ali se ispostavilo da lijek uopće nije tako dobar kako se očekivalo, kao što je obećano.
Razvoj lijeka je tehnika genetskog inženjeringa, odnosno najnaprednije polje medicine kao nauke. To znači da bi uz odgovarajući uspjeh, rezultati zaista trebali biti impresivni. Međutim, to takođe znači da je proces izuzetno skup. Investitori su, po pravilu, spremni da ulože dosta novca u obećavajuće projekte, ali kada je tema toliko visoka, pritisak je veliki, a vremenski okvir prilično zamagljen, rizici se procenjuju kao ogromni. Ovo su sada optimistične prognoze za 3-4 godine, ali svi stručnjaci na tržištu dobro su svjesni koliko se vremenski okvir često penje na decenije.
Neverovatno, neverovatno…ili jeste?
Biotehnologija je oblast koja je za laike zatvorena za razumevanje. Stoga se možemo samo nadati riječima "uspjeh pretkliničkih ispitivanja". Radni naziv lijeka bio je "protein toplotnog šoka". Međutim, HSP je samo glavna komponenta lijeka, koji obećava proboj na tržištu lijekova protiv raka. Osim toga, očekuje se da sastav uključuje niz korisnih supstanci, koje će biti garancija efikasnosti proizvoda. A sve je to postalo moguće zahvaljujući činjenici da su najnovije studije HSP-apokazala je da molekul ne samo da pomaže u zaštiti živih ćelija od oštećenja, već je i svojevrsni "upirući prst" za imunološki sistem, pomažući da se identifikuje koje su ćelije zahvaćene tumorom, a koje nisu. Jednostavno rečeno, kada se HSP pojavi u dovoljno visokoj koncentraciji u tijelu, naučnici se nadaju da će imuni odgovor sam uništiti oboljele elemente.
Nadaj se i čekaj
Rezimirajući, možemo reći da je novina protiv tumora zasnovana na činjenici da sam organizam ima lijek koji može uništiti neoplazmu, samo što je po prirodi prilično slab. Koncentracija je toliko niska da se ne može ni sanjati o nekom terapeutskom efektu. Istovremeno, HSP-ovi su djelomično locirani u stanicama koje nisu zahvaćene tumorom, a molekul neće nigdje "otići" iz njih. Stoga je potrebno opskrbiti korisnu supstancu izvana - tako da ona dalje direktno utječe na zahvaćene elemente. Usput, dok naučnici pretpostavljaju da lijek neće imati čak ni nuspojave - i to s tako visokim učinkom! A tu "čaroliju" objašnjavaju činjenicom da su studije pokazale da nema toksičnosti. Međutim, konačni zaključci će biti doneseni kada se privedu kraju pretklinička ispitivanja, što će zahtijevati najmanje godinu dana.
