Воздействие на мышей противомалярийными препаратами на поздней стадии печеночной фазы паразитарной инфекции предотвратило развитие заболевания и вызвало стойкий иммунный ответ.
Малярия по-прежнему остается одной из главных глобальных проблем здравоохранения: по оценкам, ежегодно от этого заболевания умирает 600 000 человек. Исследователи подходят к проблеме малярии с самых разных сторон — от борьбы с комарами и переносчиками до разработки вакцин и новых методов лечения. Однако, подобно антибиотикорезистентности, лекарственная устойчивость малярийных паразитов, таких как Plasmodium falciparum, вызывает всё большее беспокойство.
Потребность в новом подходе к борьбе с малярией почти десять лет назад стала толчком к началу сотрудничества между фармацевтической компанией Merck и Институтом медицинских исследований имени Уолтера и Элизы Холл (Австралия). Проект начался с идеи ученого компании Merck Дэвида Олсена и паразитолога Алана Коумана: изучить, могут ли недавно разработанные ингибиторы протеаз воздействовать на малярийные белки, такие как плазмепсины — ферменты, от которых зависит выживание паразитов рода Plasmodium, — чтобы синергетически остановить инфекцию и стимулировать иммунитет к паразитам.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Science, ученые заразили мышей малярией, а затем ввели им противомалярийный препарат, действующий на поздней стадии их развития в печени, чтобы предотвратить развитие заболевания и подготовить иммунную систему. Этот подход, называемый хемовакцинацией, является многообещающим способом лечения и профилактики малярии. Джон Маккоули, старший директор по медицинской химии в компании Merck и соавтор исследования, отметил: «Довольно редко бывает так, что ты участвуешь в выявлении новой мишени, а затем можешь предложить соединение, которое действительно подтверждает его биологическую эффективность на людях. Так что [это] действительно уникальный опыт».
После укуса заражённого комара ранние формы малярийного паразита, называемые спорозоитами, попадают в организм и мигрируют в печень, где в течение начальной бессимптомной фазы размножаются и созревают до мерозоитов. В конечном итоге мерозоиты, образовавшиеся в печени, попадают в кровоток, поражают эритроциты и вызывают симптомы. Существующие противомалярийные препараты могут воздействовать на стадию инфекции в печени, но их необходимо принимать неоднократно. Однако в идеале новый препарат должен останавливать развитие Plasmodium на поздней стадии в печени, а также стимулировать иммунную систему, чтобы защитить организм от будущих инфекций.
Итак, сначала исследователи провели скрининг соединений-ингибиторов протеаз и сосредоточили внимание на двух ключевых ферментах паразита — плазмепсине IX и X. Эти два фермента играют решающую роль в выходе паразита из клеток хозяина и его последующем распространении, кроме того, активные центры этих ферментов являются консервативными у всех видов малярийных паразитов. Исследователи выдвинули гипотезу, что одновременное воздействие на оба фермента может затруднить развитие резистентности у паразитов в большей степени, чем терапии, направленные на одну мишень. Таким образом, команда разработала двойной ингибитор плазмепсинов IX и X под названием WM382 для использования в доклинических исследованиях. «WM382 — действительно важное действующее вещество, которое позволило раскрыть эту сложную и удивительную биологию ферментов плазмепсинов IX и X», — говорит Маккоули.
Хотя WM382 эффективно избавлял лабораторных мышей от малярии, команда дополнительно оптимизировала WM382, превратив его в соединение с большей лекарственной эффективностью, пригодным для применения у людей, и создала препарат MK-7602, который прошел клинические испытания. В доклинических исследованиях ученые протестировали оба препарата. Сначала исследователи заразили мышей спорозоитами Plasmodium berghei, вызвав инфекцию на стадии печени либо посредством укусов комаров, либо внутривенными инъекциями. Затем мышам вводили пероральную дозу WM382 или MK-7602, что привело к устранению инфекции в печени.
В результате лечения образовались дефектные и неинфекционные мерозоиты, происходящие из печени, поэтому исследователи решили более тщательно изучить их и выяснить, вызовут ли эти «химиоаттенуированные мерозоиты печени» (CALM) иммунный ответ. Действительно, когда через шесть месяцев исследователи повторно заразили мышей малярией, те из них, у которых образовались CALM, оказались защищены от новой инфекции. Образование CALM привело к иммунному ответу, схожему с тем, который наблюдается при классической вакцинации с химиопрофилактикой, при которой живые инфекционные спорозоиты вводятся в организм хозяина вместе с противомалярийным препаратом, таким как хлорохин, который уничтожает паразитов в крови. У мышей наблюдался сильный ответ CD8+ Т-клеток и антител на поздней стадии развития в печени. «Этот иммунитет сохранялся в данных доклинических моделях в течение двух лет, что примерно соответствует продолжительности жизни мыши. Таким образом, у этой мыши защитный иммунитет сохраняется практически до конца жизни. Это действительно потрясающий результат с точки зрения его масштаба и долговечности», — отметил Маккоули.
Поскольку P. berghei заражает мышей, а не людей, исследователи также протестировали WM382 на гуманизированных мышах, содержащих клетки печени человека и зараженных P. falciparum. И в этом случае лечение привело к ослаблению мерозоитов на стадии развития в печени и ограничило продвижение паразита из печени в кровь по сравнению с нелеченными контрольными группами. В целом, полученные результаты демонстрируют потенциал хемовакцинации как стратегии, действующей по двум направлениям: во-первых, она прерывает жизненный цикл паразита для предотвращения заболевания, а во-вторых, одновременно позволяет иммунной системе реагировать на аттенуированную форму паразита.
«Это хорошо отражает синергию, которую [в области борьбы с малярией] можно достичь благодаря партнерству между государственным и частным секторами», — говорит Дэвид Фидок, микробиолог из Колумбийского университета, не участвовавший в исследовании. Он охарактеризовав эту работу как ещё один полезный инструмент в арсенале средств борьбы с малярией. Маккоули и его коллеги воодушевлены обнадеживающими результатами в лечении и профилактике малярии с помощью инъекционной формы длительного действия, содержащей двойные ингибиторы плазмепсинов IX и X. «[Хотя] нас в первую очередь интересует лечение пациентов и людей в эндемичных районах с высоким риском, существует множество [других] вариантов применения такого препарата длительного действия, например, для путешественников или для защиты военнослужащих».
