Е. Клещенко. Российское антитело против болезни Бехтерева

Елена Клещенко
«Химия и жизнь» №6, 2024

«Прошел регистрацию оригинальный российский препарат против болезни Бехтерева — первый в мире и первый в своем классе, способный остановить развитие болезни Бехтерева, которая пока считается неизлечимой», — пишут СМИ. Это оригинальный российский препарат, не копия зарубежной разработки. И это инновационный препарат на основе моноклонального антитела, для создания которого нужно было установить причины заболевания на молекулярном уровне. Что за препарат, как он работает, зачем нужно антитело, подавляющее иммунный ответ, — разбираемся вместе с читателями.

Что такое болезнь Бехтерева? Болезнь Бехтерева также называется «анкилозирующий спондилоартрит»: от ankylos — согнутый (точнее, зафиксированный в согнутом положении), spondylos — позвонок, arthros — сустав, «-ит» — «медицинский» суффикс, обозначающий воспалительный процесс. Также его называют болезнь Штрюмпеля — Бехтерева — Мари, по именам немецкого, русского и французского неврологов, которые в 1890-е годы дали корректное описание этой патологии. Воспаление преимущественно поражает позвоночник и крестцово-подвздошные сочленения, вызывает сращивание позвонков и окостенение связок, может развиться тяжелая деформация позвоночника. Человек страдает от болей в спине и задней части бедра, которые часто усиливаются в покое, особенно во вторую половину ночи или утром. Облегчение может приносить лечебная физкультура. Воспаление затрагивает и другие органы — суставы конечностей, грудинно-ключичные сочленения, сухожилия, глаза, стенки аорты.

Болезнь Бехтерева встречается менее чем у 1% населения, причем у европейцев чаще, чем у африканцев. Часто можно прочитать, что мужчины страдают от нее в несколько раз чаще женщин, однако не исключено, что число больных женщин недооценено, потому что болезнь у них протекает в более легкой форме.

«Одеревенелость позвоночника с искривлением его как особая форма заболевания» (так писал в 1892 году В. М. Бехтерев) действительно особая — непохожая на другие болезни, при которых болят спина и суставы. Она часто возникает у молодых людей, в 20–30 лет, а начало после 50 лет нехарактерно, в отличие от ревматоидного артрита, который, кстати, и у женщин встречается чаще, чем у мужчин.

Из-за чего она возникает?

Сейчас очевидно, что болезнь Бехтерева — аутоиммунное заболевание, то есть такое состояние, при котором иммунная система организма атакует собственные клетки и ткани. Что может вызвать эту неуместную агрессию и какая молекулярная мишень выбрана для атаки? С этими вопросами нужно было разобраться, чтобы помочь пациентам.

Неудивительно, что факторы, провоцирующие болезнь Бехтерева, — это факторы, провоцирующие воспаление (то есть активацию иммунной системы): травмы таза и позвоночника, инфекции, переохлаждение, стрессы.

А генетическая предрасположенность? Есть и генетические факторы. Одна из целей медицинской генетики — поиск ассоциаций между заболеваниями и теми и иными вариантами (аллелями) генов. Если некая болезнь встречается в среднем у одного процента популяции, а среди носителей варианта некоего гена Х, в котором потерялся или заменен другим один нуклеотид в определенном положении, у целых десяти процентов, — это может означать, что продукт гена Х как-то помогает противостоять болезни, а мутация в этом гене делает людей уязвимыми.

Знание о таких зависимостях помогает находить уязвимые группы людей и указывает на возможные молекулярные механизмы болезни. Скажи мне, за что отвечает в организме белок Х, и я, может быть, скажу, нарушен ли при этой болезни синтез соединительной ткани, обмен углеводов или что-то еще.

Ассоциации с болезнью Бехтерева были найдены для вариантов нескольких генов, но сейчас нас интересует один — ген человеческого лейкоцитарного антигена HLA-B*27.

Что это за ген?

Здесь начинается сложная часть истории. Придется рассказать, что такое HLA, B и 27.

HLA (human leukocyte antigen — человеческий лейкоцитарный антиген) — группа белков, которые находятся на мембранах клеток. Название не вполне точно отражает их функцию. Белки эти, бесспорно, человеческие, но они присутствуют не только на лейкоцитах. И важно не только то, что они сами антигены (белки, с которыми связывается антитело), но и то, что белки HLA показывают или, как говорят иммунологи, презентируют антигены клеткам иммунной системы — лимфоцитам.

Что за антигены и зачем их показывать? Прежде всего, это компоненты бактериальных клеток и прочий «мусор», который клетка иммунной системы может проглотить и переварить. Такое поглощение — часть врожденного, неспецифического иммунного ответа. А после того, как бактериальный антиген презентирован на HLA, развивается ответ специфический, приобретенный, с участием Т- и В-лимфоцитов — точно нацеленный на этот антиген, как на мишень.

Еще одна категория антигенов на HLA — это фрагменты белков, синтезируемых внутри клетки, — как ее собственных белков, так и вирусных. (Мы помним, что вирусы, в отличие от бактерий, могут размножаться только в клетке: проникают в нее и эксплуатируют ее аппарат белкового синтеза.) Если бы не HLA, не было бы у нас приобретенного иммунного ответа на вирусные инфекции. Это с их помощью клетка, зараженная коронавирусом (или безвредным вакцинным вирусом из «Спутника V»), предъявляет иммунной системе фрагменты вирусного белка. Именно за этим ключевым этапом формирования противовирусного иммунитета все человечество два года наблюдало с ужасом и надеждой. И все сработало, как тысячи раз до того на протяжении нашей истории!

Что касается нормальных белков клетки, презентированных на HLA, на них иммунного ответа не возникает. Во время созревания лимфоцитов отсеиваются и погибают те, которые реагируют на собственные антигены организма. Такие лимфоциты нельзя выпускать во внутреннюю среду; если они там окажутся, разовьется — внимание, подходим к нашей теме — аутоиммунная реакция. Другое дело — неоантигены, белки, измененные онкогенными мутациями. Клетки с такими мутациями иммунная система должна уничтожать, и если бы она идеально справлялась с этой задачей, то и рак не был бы «императором болезней».

У HLA есть и другие функции. Сами по себе эти белки — «паспорт» клетки, у разных людей они различаются, и если человеку трансплантирован орган или ткань от неподходящего донора, именно чужой набор HLA на поверхности клеток вызывает атаку иммунной системы и отторжение трансплантата. И наоборот, HLA-типирование, то есть определение набора HLA-белков у конкретного человека, помогает найти подходящего донора.

Но вернемся к презентации внутриклеточных антигенов. За это отвечают HLA класса 1 — А, В и С, разнообразие их огромно. Они, как уже было сказано, несут на себе короткие кусочки внутренних белков клетки — если иммунная система «увидит» в этом кусочке что-то нехорошее, то он станет мишенью антител и Т-лимфоцитов, убивающих клетки с такими белками. Нас интересует HLA B. Для него известны сотни вариантов и подвариантов (аллелей), которые обозначаются номерами. И вот мы дошли до HLA-B*27, который на самом деле тоже включает в себя множество подвариантов, от HLA-B*2701 до HLA-B*2728.

Лишь у небольшой части носителей аллеля HLA-B*27 появится болезнь Бехтерева, хотя вероятность ее в десятки раз выше, чем в среднем по популяции (то есть не доли процента, а целые проценты — 5–6%, по некоторым данным). С другой стороны, среди людей с диагнозом «болезнь Бехтерева» аллель HLA-B*27 выявляется у 90–95%, а это уже серьезная заявка на причинно-следственную связь.

Нет худа без добра: HLA-B*27 часто встречается у ВИЧ-инфицированных, у которых заболевание не прогрессирует, даже если они не получают антиретровирусную терапию. Возможно, этот «плохой» аллель дает носителю также и преимущества, что объясняет, почему он не был уничтожен естественным отбором. Но это уже совсем другая история.

Так чем он плох, этот HLA-B*27?

Очевидно, с его помощью клетки предъявляют аутоантигены CD8+ Т-клеткам, они же цитотоксические Т-клетки. (Сейчас принято сортировать огромное разнообразие нашего внутреннего мира по белковым маркерам на клеточной поверхности. Это удобнее и точнее, чем по видимым в световой микроскоп признакам клеток. CD8 — маркер цитотоксических Т-лимфоцитов, а, например, CD4 — другого класса Т-лимфоцитов, известных как Т-хелперы, но о них как-нибудь в другой раз.) Возможно, именно этот вариант HLA как-то так презентирует антиген микроорганизма, что Т-клетки в дальнейшем принимают за него человеческий белок — так обычная фамилия или словосочетание, случайно совпавшее с неприличной шуткой или политическим лозунгом, вызывают возмущение и становятся опасными.

В крови пациентов с болезнью Бехтерева (забежим немного вперед) избыточно представлена одна определенная разновидность цитотоксических Т-клеток — с рецептором, который содержит мотив, кодируемый генным сегментом TRBV9. Активность этих клеток приводит к развитию аутоиммунных патологий. По всему похоже, что они-то и есть корень зла.

Цитотоксические Т-клетки, они же CD8+ Т-клетки, они же Т-киллеры? А что с ними — они тоже все разные, как и HLA?

Еще более разные, если можно так выразиться. По поводу рецепторов Т-клеток: они по строению и функции похожи на антитела, выделяемые В-клетками, только не плавают свободно в крови, а сидят на клеточной мембране. И отвечают они за то, чтобы цитотоксическая клетка истребляла только клетки, несущие мишень для рецептора.

Но вот вопрос: откуда в нашей крови появляются антитела и Т-клетки, избирательно распознающие почти любой антиген, при том, что антигенов в окружающей среде практически бесконечное множество?

Мы знаем, что все белки нашего организма закодированы в геноме. Шесть миллиардов нуклеотидов нашего генома не вместят бесконечности. Тем не менее у нас может развиться иммунитет и к новому штамму гриппа, и к тропической лихорадке, которой не болел никто из наших предков в шести поколениях, и даже к такому вирусу, которого пять лет назад еще в природе не было! Результаты тестов на антитела и Т-клетки в моей крови, распознающие SARS-CoV-2, я видела своими глазами. Но неужели Господь, когда создавал людей, предвидел всю эту историю с рынком съедобных диких животных в Ухане и милостиво снабдил нас генами специфических белков против вируса из будущего?

На самом деле это устроено по-другому. Практически бесконечное разнообразие антител и Т-клеточных рецепторов создается путем комбинаторики. Когда клетка иммунной системы созревает, в ней созревают и гены, кодирующие белковые цепи антитела или клеточного рецептора. В исходной последовательности ДНК, данной нам от рождения, участки гена, кодирующие часть белка, которая распознает антиген, представлены несколькими наборами сегментов. При созревании из каждого набора остается по сегменту, «лишние» участки ДНК выбрасываются, и возникает уникальная кодирующая последовательность — своя, новая в каждом новом лимфоците. Примерно так же в компьютерной игре можно создавать непохожих друг на друга героев, выбирая из нескольких вариантов цвет глаз, волос, кожи и т. п., — незамысловатая опция, а какие возможности!

Дальнейшая судьба клетки иммунной системы зависит от того, какой белок у нее «сложился». Если окажется, что этот белок связывается с собственным белком организма — как уже говорилось, клетка будет уничтожена. Если это какой-то другой антиген, ей разрешат остаться. И если этот антиген вдруг появится на HLA каких-то клеток организма — производитель антител В-лимфоцит или убивающий клетки Т-лимфоцит, распознающий этот антиген, размножается, клеточный клон становится многочисленным, и развивается иммунная реакция, нацеленная на мишень. Уничтожается вирус и клетки, в которые он успел проникнуть, погибает подозрительная предраковая клетка. Или, если что-то пошло не так — разрушение охватывает здоровые ткани.

Итак, при болезни Бехтерева белок HLA-B*27, несущий антиген, нацеливает иммунную систему на «своих», а нападают на здоровые ткани по этой наводке — Т-клетки, несущие рецептор с мотивом TRBV9 (TRBV9-положительные). Когда таких Т-клеток много, это плохо. Их повышенное количество говорит о развитии аутоиммунных патологий, и не только связанных с суставами; это могут быть и болезнь Крона (воспалительное заболевание желудочно-кишечного тракта) или увеит (воспаление сосудистой оболочки глаза).

А убрать эти клетки можно?

Если мы уберем все цитотоксические Т-клетки, не надо объяснять, что случится с иммунитетом человека. Нужно как-то нацелиться именно на этот клеточный клон, на Т-клетки, несущие мотив TRBV9. В наше просвещенное время рецепт известен: если получить моноклональное антитело к TRBV9 и ввести пациенту в кровь, молекулы антитела налипнут на аутоагрессивные Т-лимфоциты. (Моноклональное антитело — термин, который пора выучить не только врачам, но и пациентам; это препарат, содержащий идентичные молекулы антитела к одной определенной небольшой мишени, в отличие, например, от смеси антител, выделенных из сыворотки крови человека.) И тогда уже эти Т-лимфоциты получат ответный удар иммунной системы, как нечто вредное и нежелательное, они исчезнут из организма, и больной перестанет мучиться, аутоиммунная реакция прекратится. При этом «хорошие» цитотоксические и другие Т-клетки, необходимые для нормальных защитных иммунных реакций, затронуты не будут. (Важное замечание: TRBV9-положительные клетки тоже не все плохие, но удаление безвредных клеток с таким мотивом в рецепторе не критично, если сохранятся все остальные Т-клетки.) Звучит почти тривиально — как всегда, когда мы говорим о том, что уже кем-то сделано.

Так что же сделали российские ученые?

По сути, исследователи из Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н. И. Пирогова, Института биоорганической химии РАН и компании «Биокад» сделали все — от обнаружения мишени до ее точного поражения.

Во второй половине 2010-х годов в периферической крови пациентов с болезнью Бехтерева обнаружили избыточно представленные клоны цитотоксических Т-клеток с мотивом TRBV9 в рецепторе. Одну такую работу опубликовали американские исследователи, другую — отечественные. Это тоже легче сказать, чем выполнить: найти в крови или внутрисуставной жидкости интересующий тип лимфоцитов, прочитать участки их геномов, где закодированы рецепторы, и, наконец, с помощью специальных алгоритмов («наш» алгоритм называется ALICE — Antigen-specific Lymphocyte Identification by Clustering of Expanded sequences) определить, какие рецепторы преобладают у больных людей по сравнению со здоровыми или страдающими от других заболеваний.

Теоретически репертуар Т-клеточных рецепторов, полученных от конкретного пациента, —сокровище для персонализированной медицины. Это молекулярная история болезни человека, во всяком случае, та ее часть, что связана с деятельностью иммунной системы. Практически же — разобраться в этом массиве информации довольно сложно, но увидеть клоны Т-лимфоцитов, вовлеченные в развитие иммунного заболевания, — вполне реально. А если достоверно, что вся беда от TRBV9-положительных Т-клеток, то можно искать антитело.

Моноклональное антитело против TRBV9 разрабатывали в РНИМУ имени Н. И. Пирогова и компании «Биокад». Доклинические испытания на макаках прошли успешно, TRBV9-положительные Т-клетки после введения антитела исчезали из периферической крови животных, правда, через несколько месяцев появлялись вновь.

В ноябре прошлого года вышла статья в «Nature Medicine» (2023, 29, 2731–2736), в которой был описан клинический случай — лечение болезни Бехтерева антителом, нацеленным на TRBV9-положительные Т-клетки. В информации об авторах академик РАН Сергей Лукьянов и член-корр. РАН Дмитрий Чудаков указаны как создатели концепции исследования.

— Это принципиально новая история в иммунотерапии аутоиммунных заболеваний. Появилась надежда, что мы научимся идентифицировать и практически избирательно уничтожать вовлеченные в патогенез заболевания клоны иммунных клеток, без подавления иммунной системы в целом, — прокомментировал эту работу Дмитрий Чудаков.

Однако он добавил, что большинство аутоиммунных заболеваний по своей природе гетерогенны: нет определенной разновидности клеток иммунной системы, «виноватой» во всех случаях диабета 1-го типа или рассеянного склероза, эти задачи труднее будет решить. А вот пациентам с болезнью Бехтерева, если можно так выразиться, повезло.

А что за клинический случай?

Экспериментальное лечение человека с диагнозом «болезнь Бехтерева» и аллелем HLA-B*27 начали в марте 2019 года. Как полагается, предварительно было получено одобрение этического комитета РНИМУ. Пациент — человек с самыми изученными в мире Т-лимфоцитами, как шутят авторы работы, — молекулярный биолог, то есть его осведомленность о принципе действия препарата и теоретически возможных осложнениях была максимально полной.

Симптомы у пациента появились в 20 лет после переохлаждения во время похода и начали прогрессировать из-за небольшой травмы позвоночника. Нестероидные противовоспалительные препараты, затем инфликсимаб (антитело против воспалительного белка — фактора некроза опухоли, подавляющее аутоиммунные реакции) помогали, но со временем теряли эффективность. В 2009 году пациенту трансплантировали его собственные гемопоэтические стволовые клетки — то есть клетки, которые дают начало всем клеткам крови. Это не самая легкая операция, зато ремиссия после нее длилась более двух лет, а патогенных клеток стало меньше. Однако после 2013 года состояние пациента снова ухудшилось.

Экспериментальное антитело сработало, как и предполагалось: доля TRBV9-положительных Т-клеток в крови упала, а с другими Т-клетками ничего не случилось. В следующие три месяца пациенту стало лучше, скованность и боль уменьшились, он смог заниматься лечебной физкультурой. Позднее симптомы возобновлялись, но когда терапию стали повторять раз в четыре месяца, началась устойчивая ремиссия. У пациента улучшаются показатели подвижности позвоночника. Более того, рентген показал, что один из наростов на бедренной кости, который до начала терапии постоянно увеличивался, начал уменьшаться.

На каком этапе сейчас разработка лекарства?

Готовый к производству препарат разработали в компании «Биокад». Как сообщается, компания вложила в разработку и исследования более 1,2 млрд рублей. В конце 2023 года Министерство здравоохранения РФ выдало «Биокаду» разрешение на проведение третьей фазы клинического исследования препарата, в котором будут участвовать более 800 пациентов. Фаза 3 должна завершиться в 2030 году. Документы для регистрации препарата компания подала в феврале 2024 года, и в конце апреля он был зарегистрирован, что позволяет начать его промышленное производство.

До недавнего времени антитело против болезни Бехтерева было известно как препарат BCD-180, а в начале апреля Всемирная организация здравоохранения присвоила ему международное непатентованное наименование — сенипрутуг. Это официальное название активного компонента препарата — не можем же мы перечислять все аминокислотные остатки в белковых цепочках антитела, когда захотим его поименовать. А о том, чтобы применить к белку номенклатуру ИЮПАК и описать его перечислением химических групп, даже подумать страшно. (Если интересно, «сени» — индивидуальное имя, «пру» означает, что антитело иммуносупрессивное, подавляющее иммунный ответ, а «туг» — что оно немодифицированное, то есть подобное обычным естественным антителам.) А коммерческое название, под которым он будет продаваться, — «Трибувиа».

Если с эффективностью и безопасностью в фазе 3 все будет хорошо, то препарат станет доступен для пациентов во всем мире, а для российских — будем надеяться, в первую очередь. Дешевым он не будет, во всяком случае поначалу; антитела к дешевым лекарственным средствам не относятся. Тем не менее у нас появится лекарство, которое устраняет причину болезни и останавливает ее развитие. Вместо вредной иммунной реакции включается полезная, и это, без преувеличения, новый уровень понимания процессов, происходящих в нашем организме.