Ako temperatura poraste, živi organizam reagira na to tako što proizvodi neobične spojeve zvane "proteini toplinskog šoka". Ovako reagira čovjek, tako reagira mačka, tako reagira svako stvorenje, budući da se sastoji od živih stanica. Međutim, ne samo porast temperature izaziva sintezu proteina toplinskog šoka klamidije i drugih vrsta. Teški stresovi često izazivaju situacije.
Opće informacije
Budući da proteine toplinskog šoka tijelo proizvodi samo u specifičnim situacijama, oni imaju niz razlika od normalno proizvedenih spojeva. Razdoblje njihovog formiranja karakterizira inhibicija ekspresije glavnog proteinskog bazena, koji igra važnu ulogu u metabolizmu.
HSP-70 eukarioti, DnaK prokarioti su obitelj u kojoj su znanstvenici kombinirali proteine toplinskog šoka koji su važni za preživljavanje na staničnoj razini. 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 obitelji također mogu sudjelovati u procesima koji se odvijaju u normalnim uvjetima.
Biologija na mikroskopskoj razini
Ako su domene 100% identične, onda su eukarioti, prokarioti višeod 50% homolognih. Znanstvenici su dokazali da je u prirodi, među svim proteinskim skupinama, 70 kDa HSP jedan od najkonzervativnijih. Studije posvećene tome rađene su 1988. i 1993. godine. Vjerojatno se taj fenomen može objasniti kroz funkciju chaperona svojstvenu proteinima toplinskog šoka u unutarstaničnim mehanizmima.
Kako funkcionira?
Ako uzmemo u obzir eukariote, onda su HSP geni inducirani pod utjecajem toplinskog šoka. Ako je neka stanica izbjegla stresne uvjete, tada su čimbenici prisutni u jezgri, citoplazmi kao monomeri. Ovaj spoj nema aktivnost vezanja DNK.
Doživljavajući stresne uvjete, stanica se ponaša na sljedeći način: Hsp70 se cijepa, što pokreće proizvodnju denaturiranih proteina. HSP stvara trimere, aktivnost mijenja svoj karakter i utječe na DNK, što na kraju dovodi do nakupljanja komponenti u jezgri stanice. Proces je popraćen višestrukim povećanjem chaperone transkripcije. Naravno, situacija koja je to izazvala prolazi s vremenom, a kad se to dogodi, Hsp70 se opet može uključiti u HSP. Aktivnost povezana s DNK nestaje, stanica nastavlja raditi 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 zahvaćen bakterijama, tada se HSP mogu koncentrirati na sinovij.
Zašto i zašto?
Znanstvenici su otkrili da HSP-ovi nastaju kao rezultatutjecaj raznih negativnih, po život opasnih situacija za stanicu. Stresni, štetni utjecaji izvana mogu biti iznimno raznoliki, ali dovode do iste varijante. Zbog HSP-a stanica preživljava pod utjecajem agresivnih čimbenika.
Poznato je da su HSP-ovi podijeljeni u tri obitelji. Osim toga, znanstvenici su otkrili da postoje antitijela na protein toplinskog šoka. Podjela na HSP grupe vrši se 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 oni pogrešno presavijeni, mogu ponovno postati rješenje. Međutim, osim ove funkcije, postoje još neke.
Što znamo i što pretpostavljamo
Do sada, protein toplinskog šoka klamidije, kao i drugih HSP-a, nije u potpunosti proučavan. Naravno, postoje neke skupine proteina o kojima znanstvenici imaju prilično veliku količinu podataka, a postoje i one koje tek treba savladati. Ali sada je znanost dosegla razinu na kojoj će nam znanje omogućiti da kažemo da u onkologiji protein toplinskog šoka može biti stvarno koristan alat za poraz jedne od najstrašnijih bolesti našeg stoljeća - raka.
Znanstvenici imaju najveću količinu podataka o HSP Hsp70, koji se može vezati na različite proteine, agregate, komplekse,čak i s nenormalnim. S vremenom dolazi do oslobađanja, praćenog vezom ATP-a. To znači da se u stanici ponovno pojavljuje otopina, a proteini koji su prošli neispravan proces savijanja mogu se ponovno podvrgnuti ovoj operaciji. Hidroliza, vezanje ATP-a su mehanizmi koji su to omogućili.
Anomalije i norme
Teško je precijeniti ulogu proteina toplinskog šoka za žive organizme. Svaka stanica uvijek sadrži abnormalne proteine čija se koncentracija može povećati ako za to postoje vanjski preduvjeti. Tipična priča je pregrijavanje ili infekcija. To znači da je za nastavak života stanice hitno potrebno generirati 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, još mnogo toga treba otkriti. Konkretno, antitijela na protein toplinskog šoka klamidije su tako prilično veliko polje za djelovanje znanstvenika.
HSP, kada se polipeptidni lanac povećava, a oni se nađu u uvjetima koji omogućavaju ulazak u odnos s njim, izbjegavaju nespecifičnu agregaciju i degradaciju. Umjesto toga, savijanje se odvija normalno, s potrebnim pratiteljima uključenim u proces. Hsp70 je dodatno potreban za odvijanje polipeptidnih lanaca uz sudjelovanje ATP-a. Pomoću HSP-a moguće je postići da na nepolarna područja također utječu enzimi.
HTS i lijekovi
U Rusiji su znanstvenici FMBA uspjeli stvoriti novi lijek koristeći protein toplinskog šoka za njegovu izgradnju. Lijek za rak, koji su predstavili znanstvenici, već je prošao početni test na eksperimentalnim glodavcima oboljelim od sarkoma i melanoma. Ovi eksperimenti su nam omogućili da s povjerenjem kažemo da je napravljen značajan iskorak u borbi protiv onkologije.
Znanstvenici su predložili i uspjeli dokazati da je protein toplinskog šoka lijek, odnosno može postati osnova za učinkovit lijek, ponajviše zbog činjenice da se te molekule stvaraju u stresnim situacijama. Budući da ih tijelo izvorno proizvodi kako bi osiguralo opstanak stanica, sugerira se 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 jednako učinkovit za bilo koju podvrstu malignih bolesti. Zvuči kao bajka, ali liječnici idu još dalje - pretpostavljaju da će lijek biti dostupan u bilo kojoj fazi. Slažem se, takav protein toplinskog 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. Simbirtsev, jedan od onih koji su radili na stvaranju lijeka. Iz njegovog intervjuamože se razumjeti po kojoj su logici znanstvenici izgradili lijek i kako bi trebao donijeti učinkovitost. Osim toga, mogu se izvući zaključci je li protein toplinskog šoka već prošao klinička ispitivanja ili je još pred nama.
Kao što je ranije spomenuto, ako tijelo ne doživljava stresne uvjete, tada se proizvodnja BS odvija u iznimno malom volumenu, ali se značajno povećava s promjenom vanjskog utjecaja. Istodobno, normalno ljudsko tijelo nije u stanju proizvesti toliku količinu HSP-a koja bi pomogla poraziti novonastalu malignu neoplazmu. "Što se događa ako se HTS uvede izvana?" – mislili su znanstvenici i tu ideju učinili osnovom za studiju.
Kako bi ovo trebalo funkcionirati?
Kako bi stvorili novi lijek, znanstvenici su u laboratoriju ponovno stvorili sve što je potrebno da žive stanice počnu proizvoditi HSP. Za to je dobiven ljudski gen koji je kloniran najnovijom opremom. Bakterije proučavane u laboratorijima mijenjale su se sve dok nisu počele samostalno proizvoditi protein koji su toliko željeli znanstvenici.
Znanstvenici su na temelju informacija dobivenih tijekom istraživanja donijeli zaključke o učinku HSP-a na ljudski organizam. Da bi se to učinilo, bilo je potrebno organizirati rendgensku difrakcijsku analizu proteina. To nije nimalo lako učiniti: morali smo poslati uzorke u orbitu našeg planeta. To je zbog činjenice da zemaljski uvjeti nisu prikladni za ispravan, ujednačen razvoj kristala. I evo kozmičkoguvjeti omogućuju dobivanje upravo onih kristala koji su bili potrebni znanstvenicima. Po povratku na rodni planet, eksperimentalne uzorke podijelili su japanski i ruski znanstvenici, koji su, kako kažu, pristupili njihovoj analizi, ne gubeći ni sekunde.
I što su pronašli?
Dok rad u ovom smjeru još traje. Predstavnik skupine znanstvenika rekao je da je moguće točno utvrditi: ne postoji točna veza između molekule HSP i organa ili tkiva živog bića. A to govori o svestranosti. To znači da ako protein toplinskog šoka nađe primjenu u medicini, odmah će postati lijek za veliki broj bolesti - bez obzira na koji organ zahvaćen malignom neoplazmom, može se izliječiti.
U početku su znanstvenici napravili lijek u tekućem obliku - ubrizgava se u ispitanike. Štakori i miševi uzeti su kao prvi uzorci za testiranje proizvoda. Bilo je moguće identificirati slučajeve izlječenja kako u početnoj tako iu kasnoj fazi razvoja bolesti. Trenutna faza se zove pretklinička ispitivanja. Znanstvenici 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 znanstvenicima, sve je to stvarno samo ako projekt nađe sredstva.
Čekati ili ne čekati?
Naravno, obećanja liječnika zvuče privlačno, ali u isto vrijeme s pravom izazivaju nepovjerenje. Koliko dugo čovječanstvo boluje od raka, koliko žrtava imaova bolest je bila u posljednjih nekoliko desetljeća, a ovdje obećavaju ne samo učinkovit lijek, već pravu panaceju - bilo koje vrste, u bilo koje vrijeme. Kako možeš vjerovati u ovo? I gore od toga - vjerovati, ali ne čekati, ili čekati, ali ispada da lijek uopće nije tako dobar kao što se očekivalo, kao što je obećano.
Razvoj lijeka je tehnika genetskog inženjeringa, odnosno najnaprednije polje medicine kao znanosti. To znači da bi s odgovarajućim uspjehom rezultati doista trebali biti impresivni. Međutim, to također znači da je proces izuzetno skup. Investitori su u pravilu spremni uložiti dosta novca u obećavajuće projekte, ali kada je tema toliko glasna, pritisak je velik, a vremenski okvir prilično zamagljen, rizici se procjenjuju kao veliki. Ovo su sada optimistične prognoze za 3-4 godine, ali svi stručnjaci na tržištu dobro su svjesni koliko se vremenski okvir često penje na desetljeća.
Nevjerojatno, nevjerojatno…ili je tako?
Biotehnologija je područje koje je za laike zatvoreno za razumijevanje. Stoga se možemo samo nadati riječima “uspjeh pretkliničkih ispitivanja”. Radni naziv lijeka bio je "protein toplinskog šoka". Međutim, HSP je samo glavna komponenta lijeka, što obećava proboj na tržištu lijekova protiv raka. Osim toga, očekuje se da sastav uključuje niz korisnih tvari, koje će biti jamstvo učinkovitosti proizvoda. A sve je to postalo moguće zahvaljujući činjenici da su najnovije studije HSP-apokazala je da molekula ne samo da pomaže u zaštiti živih stanica od oštećenja, već je i svojevrsni "upirući prst" za imunološki sustav, pomažući identificirati koje su stanice zahvaćene tumorom, a koje nisu. Jednostavno rečeno, kada se HSP pojavi u dovoljno visokoj koncentraciji u tijelu, znanstvenici se nadaju da će imunološki odgovor sam uništiti oboljele elemente.
Nadaj se i čekaj
Rezimirajući, možemo reći da se novitet protiv tumora temelji na činjenici da sam organizam ima lijek koji bi mogao uništiti neoplazmu, samo što je po prirodi prilično slab. Koncentracija je toliko niska da se o nekom terapeutskom učinku ne može ni sanjati. Istodobno, HSP-ovi su djelomično locirani u stanicama koje nisu zahvaćene tumorom, a molekula neće nigdje "otići" iz njih. Stoga je potrebno opskrbiti korisnu tvar izvana - tako da ona dalje izravno utječe na zahvaćene elemente. Usput, dok znanstvenici pretpostavljaju da lijek neće imati niti nuspojave - i to s tako visokim učinkom! A tu "čaroliju" objašnjavaju činjenicom da su studije pokazale da nema toksičnosti. Međutim, konačni zaključci bit će doneseni kada pretklinička ispitivanja dođu do kraja, što će zahtijevati najmanje godinu dana.
