В августе 2018 года американские исследователи предложили новое объяснение способности талидомида — «препарата-монстра», как его одно время называли — провоцировать тяжелые пороки развития у детей.
Она оказалась связана с действием на фактор транскрипции SALL4, играющий разнообразные роли в эмбриональном развитии, функционировании почек и развитии рака. Но прежде чем углубиться в молекулярные механизмы, стоит вспомнить историю лекарства — она сама по себе заслуживает внимания.
«Чудо-лекарство»
Мир отходил от последствий Второй мировой войны. Психологическое состояние людей оставляло желать лучшего — неврозы и бессонница были обычным делом. Соответствующим был и спрос на седативные и снотворные средства. При этом единственными препаратами этой группы оставались барбитураты — токсичные, вызывающие тяжелую зависимость и смертельные при передозировке. Мир остро нуждался в альтернативе.
Альфа-фталимидоглутаримид — производное имида глутаминовой кислоты — разработали как седативное средство в швейцарской фармкомпании Ciba (сейчас она входит в концерн Novartis) в 1952 году. После непродолжительного изучения новой молекулы ее не сочли перспективной и прекратили работу, сосредоточившись на другом снотворном — глютетимиде, который стал первым конкурентом барбитуратам на рынке седативных препаратов (как выяснилось впоследствии, ненамного лучшим).
Через два года фталимидоглутаримид синтезировали снова как побочный продукт при поиске противовирусных средств, на этот раз в немецкой компании Grünenthal, и запатентовали его. Новую молекулу, название которой быстро сократилось до талидомида, тестировали по множеству разных показаний: как антигистаминный препарат, антиконвульсант, спазмолитик и даже местный анестетик, однако без особого успеха. В итоге выяснилось, что он все же представляет собой неплохое седативное средство — малотоксичное и не вызывающее зависимости.
Испытав талидомид на нескольких видах животных (клинические испытания тогда не были обязательными и часто проводились в произвольной форме) и убедившись в его хорошей переносимости, представители Grünenthal начали раздавать бесплатные образцы препарата врачам и даже собственным сотрудникам. В 1956 году лекарство начали продавать как седативное; вскоре выяснилось, что оно эффективно устраняет тошноту, в том числе у беременных. Согласно представлениям того времени, ни одна лекарственная молекула не могла проникнуть через гематоплацентарный барьер (то есть от матери к плоду), поэтому женщинам, вынашивающим ребенка, делали назначения на общих основаниях.
В итоге компания вывела уже безрецептурный препарат на рынок под названием Contergan. Как утверждала реклама, «чудо-лекарство» спасало от бессонницы, тошноты, кашля, простуды и головной боли. Действующее вещество начали добавлять в другие симптоматические средства, продаваемые без рецепта, в том числе для помощи при гипертензии, астме и мигрени. Лицензии на препарат начали приобретать по всему миру: к концу 1950-х годов 14 фармкомпаний распространяли его в 46 странах.
Несмотря на многочисленные попытки, проникнуть на рынок США талидомиду не удалось. Эксперт Управления по продуктам и лекарствам США (FDA) Фрэнсис Келси (Frances Kelsey) на основании случайных сообщений и отрывочных данных усомнилась в безопасности препарата и отказалась лицензировать его продажи в стране. Впоследствии она станет второй в истории женщиной, получившей Президентскую премию за выдающуюся гражданскую службу; вручит награду Джон Кеннеди.
Как выяснилось, насторожилась Келси не напрасно. Уже в 1959 году стали появляться сообщения о случаях периферической нейропатии (поражении мелких нервов, которое проявляется покалыванием, жжением, болью, расстройствами чувствительности и тому подобным) у пациентов, длительно принимавших талидомид. Поначалу компания-производитель отрицала связь заболевания с лекарством, однако в декабре 1960 года соответствующая публикация появилась в British Medical Journal. Вскоре после этого The Distillers Company, производившая препарат по лицензии, поместила на упаковку предупреждение, весной 1961 года то же сделала Grünenthal, талидомид вновь стали продавать по рецепту. К этому времени от полинейропатии пострадали 40 тысяч человек в разных странах мира.
Примерно в одно время с публикацией о полинеропатии сразу несколько участников педиатрической конференции в Касселе сообщили о резко возросшей частоте рождения детей с тяжелыми дефектами конечностей — состоянием, известным как фокомелия (от др.-греч. φωκη — «морской котик» и μελος — «конечность»). Оно может быть обусловлено генетической мутацией, но это случается чрезвычайно редко (например, при синдромах Окихиро, Холт-Орама, Робертса и некоторых других). Недоразвитие конечностей часто сочеталось с врожденными пороками сердца и желудочно-кишечного тракта, деформациями глаз, почек, гениталий и ушей.
Гамбургский педиатр и генетик Видукинд Ленц (Widukind Lenz) заподозрил связь этих аномалий с приемом крайне популярного среди беременных талидомида. В ходе самостоятельного исследования он обнаружил два факта. Во-первых, из 212 тысяч детей, появившихся на свет в Гамбурге с 1930 по 1955 год, только один родился с фокомелией. Во-вторых, 50 процентов матерей пострадавших детей сообщили о приеме талидомида в первом триместре беременности. Реальное число таких женщин могло быть больше, поскольку, как уже упоминалось, вещество входило во многие комбинированные препараты. Результаты аналогичных наблюдений стали поступать с разных концов мира.
Связь была очевидной, и в ноябре 1961 года талидомид вывели с рынка. По оценкам, за время его применения во всем мире родились от 8 до 12 тысяч детей с фокомелией (из них 5-7 тысяч в Западной Германии), лишь 40-50 процентов из них выжили, хотя и остались глубокими инвалидами. В 1962 году Всемирная организация здравоохранения наложила на препарат официальный запрет.
Катастрофа привела к резкому ужесточению требований к производителям пищи, лекарств и косметики по доказательству эффективности и безопасности продукции перед получением разрешения на ее продажу. К слову, в разработке первого подобного закона, принятого в 1962 году в США, приняла участие все та же Келси (которая в итоге проработала в FDA до 90-летнего возраста и прожила 101 год). Аналогичные требования стали вводить и в других странах, что заложило фундамент того института лицензирования, основанного на многофазных доклинических, клинических и постмаркетинговых испытаниях, который существует сейчас.
Злополучный препарат, из-за которого все началось, казалось бы, навсегда ушел со сцены.
Не от тошноты
Несмотря на недавнюю трагедию, уже в 1964 году израильский дерматолог Яков Шескин (Jacob Sheskin) случайно нашел упаковку запрещенного препарата и назначил его пациенту с крайне болезненным кожным проявлением лепры (проказы) — лепрозной узловатой эритемой, из-за которой тот не мог спать и передвигаться. Учитывая, что пациент фактически находился в терминальном состоянии, врач счел себя вправе использовать «последний шанс». К его удивлению, пациент проспал 20 часов, после чего смог подняться с постели без посторонней помощи. Проведенные после этого многолетние контролируемые клинические испытания подтвердили высокую эффективность талидомида при этой форме лепры.
В итоге FDA в 1998 году зарегистрировала препарат для применения по этому показанию, однако обязала производителя — Celgene Corporation разработать и внедрить специальную «Систему обучения и безопасности прописывания талидомида» (STEPS) для врачей, фармацевтов и пациентов. Требования включали также регистрацию всех людей, получающих лекарство, чтобы полностью исключить его применение во время беременности.
Возобновленный интерес к препарату стал поводом для проведения исследований механизма его действия, в первую очередь терапевтического. Выяснилось, что он обладает иммуномодулирующими и противовоспалительными свойствами, в частности, снижает выработку фактора некроза опухоли α — одного из ключевых медиаторов воспаления.
Показанная в ряде исследований высокая эффективность талидомида при терапии множественной миеломы (онкологического заболевания крови) выявила еще один механизм его действия — антиангиогенный. Подавляя сигнальные пути основного фактора роста фибробластов (basic fibroblast growth factor, bFGF) и сосудистого эндотелиального фактора роста (vascular endothelial growth factor, VEGF), препарат препятствует формированию новых сосудов в тканях — процессу, без которого невозможен рост злокачественных новообразований.
Благодаря этим находкам круг официальных и неофициальных показаний к назначению талидомида значительно расширился: помимо уже упомянутых лепрозной узловатой эритемы и множественной миеломы его стали применять при туберкулезе, реакции отторжения трансплантата, ВИЧ-инфекции, разнообразных аутоиммунных и онкологических заболеваниях. Также были разработаны более прицельно действующие аналоги: леналидомид и помалидомид; вся группа препаратов получила название иммуномодуляторных имидов (immunomodulatory imide drugs, IMiDs).
В поиске мишеней
Механизмы тератогенного эффекта талидомида тем временем оставались менее изученными, хотя исследований на эту тему проводили немало (за первые 40 лет после трагедии было опубликовано более 2000 исследований на эту тему и высказано как минимум 30 гипотез).
В 2000 году вышла работа сотрудников Университета Айдахо, по мнению которых к фокомелии при приеме препарата имеют отношение антиангиогенные механизмы, но не те, что отвечают за противоопухолевое действие. Речь идет о сигнальных путях инсулиноподобного фактора роста I (insulin-like growth factor I, IGF-I) и фактора роста фибробластов 2 (fibroblast growth factor 2, FGF-2), которые активируют экспрессию субъединиц интегрина αv и β3. Этот интегрин стимулирует ангиогенез в зачатке конечности, обеспечивая ее рост. Талидомид или его метаболит предположительно связывается с богатыми гуанином и цитизином промоторами генов IGF-I и FGF-2, подавляя их сигнальные пути и, как следствие, препятствуя развитию конечностей. Авторы оговариваются, что действие препарата тканеспецифично, то есть к нему чувствительны не все ангиогенные механизмы.
Еще одну интересную гипотезу высказали в 2010 году исследователи из Токийского технологического института. Они идентифицировали белок цереблон, который формирует комплекс с E3 убиквитинлигазой, белком 1, связывающим поврежденную ДНК (DDB1), и куллином-4А. Этот комплекс необходим для очистки клеток от отработанных структурных элементов, репарации ДНК, обеспечения клеточного цикла, сперматогенеза, кроветворения и, что важно в контексте этого материала, эмбрионального развития конечностей. Как показали авторы работы, талидомид связывается с цереблоном, препятствуя формированию убиквитинлигазного комплекса. На протяжении почти 10 лет этот механизм считали основой тератогенного эффекта препарата.
Новая работа сотрудников Института рака Дэйна-Фарбер, опубликованная в журнале eLife, связывает действие IMiDs на плод с фактором транскрипции Sal-подобным белком 4 (SALL4), играющего одну из ключевых ролей в дифференцировке эмбриональных органов, а также влияющего на функции почек и участвующего в развитии рака. Генетические дефекты SALL4 приводят к синдрому Окихиро, практически неотличимому от талидомидовой фокомелии. Научный коллектив изучил действие талидомида, леналидомида и помалидомида на человеческие стволовые клетки. Выяснилось, что все эти препараты вызывают быструю (в течение четырех часов) деградацию SALL4 в клеточной культуре.
Учитывая предыдущие работы, пока сложно сказать, поставит ли это исследование точку в изучении механизма тератогенного действия талидомида (скорее всего, нет). Однако только набрав достаточный массив знаний по этому вопросу, можно будет разработать его аналоги, обладающие максимальной безопасностью и эффективностью, а возможно, и научиться предсказывать потенциальную тератогенность других лекарственных средств.
Автор: Олег Лищук