— Двум из трех сегодняшних нобелевских лауреатов премия присуждена за так называемый фаговый дисплей. Расскажите об этом методе?
— В 1985 году сегодняшний лауреат премии по химии Джордж Смит в журнале Science опубликовал модельный эксперимент. А дальше он исследовал возможности этого метода, скорее, как фундаментальный исследователь. А Грег Уинтер предложил использовать этот метод для отбора важных фрагментов антител, чтобы потом на их основе делать лекарства. И за последние десять лет на мировом фармацевтическом рынке, а также, у нас в стране появились очень важные лекарства,
основанные на антителах, полученных с помощью этого метода для лечения аутоиммунных заболеваний и раковых.
В своем эксперименте Смит использовал нитчатый бактериофаг – вирус, который заражает бактерии, в нашем случае – кишечную палочку (Escherichia coli). Поверхность этого бактериофага представлена набором белковых молекул, то есть это ДНК, покрытая белковыми молекулами. Нитчатый он потому, что, если взглянуть на него в электронный микроскоп, он будет выглядеть, как длинная ниточка, трубочка.
Оказалось, что на концах этой трубочки есть особые белочки, и если в один из них них вставлять какие-то пептиды или фрагменты антител, то они будут так сказать экспонированы, то есть представлены на поверхности фаговой частицы.
— Что для этого надо было сделать?
— Надо взять ген, кодирующий антитело или пептид, и встроить в геном бактериофага. Джордж Смит так и поступил. Он взял ген, кодирующий большую часть фермента рестриктазы, встроил в геном бактериофага, и получил фаговую частицу, на поверхности которой была белковая часть этого фермента. Он показал, что этот фермент активен, находясь на поверхности бактериофага. Это была та же рестриктаза, которая по-прежнему могла узнаваться антителами.
Но Смит сделал следующий шаг. Он взял этот бактериофаг со встройкой и смешал с бактериофагами без встройки,
причем на тысячу «диких» бактериофагов (без встройки) приходился один со встройкой.
Он показал, что при помощи предложенной им методологии фагового дисплея можно из этой кучи, где доминируют совершенно ненужные фаги, отобрать именно тот целевой бактериофаг.
--Что предложил Уинтер?
— Он предложил в геном бактериофага встраивать не одну целевую последовательность, а тысячи, сотни тысяч последовательностей, которые, например, кодируют антитела. И можно получить набор разных генов всех антител в организме человека и встроить их в фаговый геном. Что получится? Мы получим набор или репертуар бактериофагов, каждый из которых будет нести на своей поверхности одно уникальное антитело.
Этот репертуар бактериофагов назвали библиотекой антител.
Для людей наиболее важной является библиотека антител человека, ведь именно из таких библиотек можно получать фрагменты самых ценных, высоко активных антител. И чем больше библиотека, тем больше вероятность, что вы отберете нужное антитело.
С помощью этого подхода и были получены антитела, которые сейчас считаются суперценными лекарствами. Сегодня это направление быстро развивается всей мировой фарм-индустрией. Эти лекарства недешевы, во-первых, потому, что человек, болеющий раком, согласен заплатить любую цену, во-вторых, — их разработка и производство не очень дешевы. И сегодня на любой конференции, посвященной разработке терапевтических средств, львиная доля всех докладов и материалов посвящена разработке терапевтических антител.
— Где еще применяется этот метод?
— Помимо этого, с помощью такого подхода можно получать и диагностические системы, однако в диагностике метод пошел не очень хорошо. Представьте, что поверхность бактериофага можно организовать таким образом, что она будет цеплять, например, атомы золота. Если такой бактериофаг, покрытый золотом, разместить в печке,
все органическая часть бактериофага выгорит и останется золотая трубочка.
А можно разместить на поверхности такого бактериофага атомы железа, расположить бактериофаги в магнитное поле, которое сориентирует их, и получить уже сориентированные определенным образом трубочки. То есть тут речь идет о создании нанобъектов. Сейчас статьи на эту тему есть, но, похоже, мировая промышленность пока не очень находит область их применения.
— Насколько широко метод применяется у нас в стране?
— Надо сказать, что со второй половины 80-х годов в новосибирском научном центре вирусологии и биотехнологии «Вектор» и в академических институтах фаговый дисплей развивался, сейчас им занимаются и в Москве – в Институте биоорганической химии (ИБХ РАН). На практические рельсы все вышло совсем не сразу. Это была вторая половина 80-х годов, тогда эту технологию моментально подхватили, и начался поток публикаций.
Надо отметить, что в 1989 году в российском журнале «Молекулярная биология» тоже вышла статья, посвященная по сути фаговому дисплею.
Но вышла бы она и раньше, однако редакторы этого журнала не пропускали статью, считая, что она лишена всякого смысла.
Работа была выполнена Ольгой Миненковой, которая сейчас находится за рубежом, в 1987 году и два года ушло на то, чтобы убедить редакцию, что она имеет смысл. И еще в начале 90-х наши ученые поговаривали, что наверное Смит должен получить за это Нобелевскую премию. Это была просто прорывная технология. Нобелевский комитет поступил мудро, дав премию не только Смиту, но и Уинтеру.