Обри ди Грей - Отменить старение

фактически сосредоточена в лизосомах и вокруг них, а нерастворимые белковые агрегаты естественным образом захватываются и расщепляются микроглией (мозговыми макрофагами), но слишком медленно для того, чтобы предотвратить формирование бляшек.12

Таким образом, выстраивается следующая схема: количество накапливаемого амилоида в конечном итоге превышает возможности его лизосомного расщепления, раскручивая описанную выше смертоносную спираль событий, ведущую к гибели и разрушению нейронов с рассеиванием из них бета–амило- ида и лизосомных ферментов, а это в свою очередь вызывает образование бляшек, сравнимых с кучей обломков на месте взорвавшегося здания.

Тем не менее, у безобидности таких бляшек при болезни Альцгеймера доказательств не больше, чем у их патогенности. Бета–разрушители, эффективные у подопытных животных (не только в пробирке), действительно, восстанавливают их память, очищая мозг от амилоидных отложений. Опять же, одного лишь взгляда на их опутывающую нейроны паутину у альцгеймеровских пациентов достаточно для сомнений в абсолютной безопасности этой белковой грязи.

Согласно одной из теорий, которая могла бы примирить эти противоречивые выводы, главный вред бляшек для мозга, по крайней мере, в краткосрочной перспективе, заключается в том, что они служат резервуаром бета–ами- лоидных олигомеров. Для наглядности советуем вспомнить простой эксперимент из школьной программы по химии. В стакане воды вы растворяете все большие количества какой–нибудь соли. В конечном итоге ее концентрация становится достаточно высокой для выпадения из раствора кристаллического осадка.

Учитель, вероятно, объяснил – или даже продемонстрировал – вам, что эти кристаллы находятся в “динамическом равновесии” с находящимися в растворе молекулами: те непрерывно оседают на твердой поверхности, а часть составляющего ее материала параллельно растворяется. Скорости этих противоположных процессов одинаковы, и в результате при данной концентрации раствора объем осадка остается постоянным. Естественно, если добавить в систему воды или соли, равновесие сдвинется, и кристаллы соответственно уменьшатся или увеличатся.

Вероятно, аналогичная история происходит и с амилоидными бляшками. Они образуются при повышении концентрации мономеров и олигомеров бета–амилоида и, связывая последние, ослабляют их потенциальную токсичность для окружающих нейронов. Однако, когда уровень свободных олигомеров в ликворе падает, бляшки частично растворяются, компенсируя это снижение, т.е. фактически поддерживая тормозное воздействие этих белковых частиц на нервное проведение.

Такая ситуация ставит разрабатывающих антиамилоидную терапию специалистов перед непростой дилеммой. Использовать бета–разрушители для профилактики образования бляшек или их растворения – значит, высвобождать связанные в осадке бета–амилоидные олигомеры. А в результате их токсическое воздействие на нейроны будет сильнее, чем в том случае, когда бляшки остаются нетронутыми или даже продолжают накапливаться.

Фактически оба процесса могут происходить одновременно и, вероятно, именно так обстоит дело при болезни Альцгеймера. В связи с этим мне представляется весьма вероятным, что бета–амилоидные бляшки действуют в мозгу таких пациентов аналогично, скажем, трансферитиновым отложениям в сердце тех, кто страдает старческим сердечным амилоидозом. Как уже не раз говорилось, одного взгляда на опутавшую мозг белковую паутину достаточно для мыслей о ее способности буквально удушать нейроны до смерти. Хотя четко показано, что для интеллекта потенциально вредно любое вмешательство, усиливающее воздействие на нейроны амилоидных олигомеров, простой рост образуемых ими бляшек по мере выработки дефектного белка мозговыми клетками (и/или разрывов их лизосом с выплескиванием наружу нерасщепленного бета–амилоида), безусловно, ведет со временем к еще более тяжелым неврологическим последствиям.

Речь идет об интереснейшей теоретической проблеме, от решения которой, по мнению многих ученых, зависит разработка эффективной стратегии лечения болезни Альцгеймера. Однако, как и в случае других возрастных патологий, я лично считаю это излишним. Повторюсь еще раз: для устранения ущерба не обязательно понимать детали его возрастного накопления и механизма нарушения им функционирования того или иного органа. Какой бы занимательной интеллектуальной задачей ни было выяснение конкретного пути, ведущего от неправильного процессинга БПА к образованию бета–ами- лоида, оседанию его в виде бляшек, лизосомной дисфункции, когнитивной патологии и отмиранию нейронов, с точки зрения биомедицины перед нами просто некий материал, который явно накапливается, изменяя состав нашего стареющего и начинающего болеть организма. В такой ситуации у меня единственный вывод: от такого материала надо избавляться.

Теперь вы, вероятно, вправе спросить: какой тип антиамилоидной терапии кажется мне предпочтительным? Потенциальная опасность для мозга как бляшек, так и олигомеров бета–амилоида делает простое расщепление его агрегатов затеей как минимум бессмысленной, если не рискованной. Однако это не исключает решения проблемы путем полного удаления бляшек. Это устранило бы сам источник проблемы, независимо от того, какой этап в формировании, метаболизации или агрегации их исходного материала является ключевым для возникновения его токсичности. Такое вмеша-

тельство представляло бы в моем понимании классический биоинженерный подход к противовозрастной терапии. Если бы, конечно, оно было реально осуществимо.

К счастью, возможность его реализации скоро выяснится. Потенциальное решение проблемы уже проходит клинические испытания.

“Иммунитет” к бляшкам: бета–амилоидная вакцина

Как я уже упоминал, некоторое время назад исследователи обнаружили, что клетки микроглии (мозговые макрофаги) медленно поглощают и переваривают образуемые нейронами бета–амилоидные отложения. К сожалению, скорость этого процесса недостаточна для очистки мозга от альцгеймеровских бляшек. Однако, по мнению специалистов, эффективность такого естественного защитного механизма можно должным образом повысить. Очевидный путь к этому был бы таким же, как и в случае других мишеней иммунной системы, т.е. вакцинация.

Представьте себе: пациенту впрыскивают бета–амилоид, и дремлющие часовые его иммунной системы, резко взбодрившись и увидев в дефектном белке опасного чужака, запускают механизм его интенсивного уничтожения. Те же самые силы, которые защищают нас от гриппа или ветрянки, мобилизуются на тотальную войну против опутывающей головной мозг паутины, вырабатывая специфически различающие ее антитела и стимулируя микроглиальные клетки на поиск и истребление помеченной ими смертоносной накипи.

Если задуматься, этот подход был бы даже эффективнее обычной иммунизации: анти–бета–амилоидная вакцина, по всей видимости, защищала бы от болезни Альцгеймера лучше, чем аналогичные медикаменты – от хорошо известных эпидемий. Конечно, они позволили почти полностью искоренить в развитых странах дифтерию, полиомиелит и корь, но предупреждая возникновение их новых случаев, а не излечивая уже выявленные. Преимущество вакцины против бета–амилоида в том, что она фактически лечила бы болезнь Альцгеймера, пасуя разве что перед самыми продвинутыми ее стадиями. Огромная армия активированных микроглиальных клеток с волчьим аппетитом набрасывалась бы на белковые бляшки, поглощая их, т.е. не предупреждая, а именно устраняя патологические изменения организма. Можно смело предполагать, что, если убрать из головного мозга душащие его фибриллы, нормальная структура, а в результате и работа этого органа восстановятся.13

Главное же, предлагаемый метод работал бы независимо от того, какая теория о связи бета–амилоида с деградацией интеллекта окажется верной. (Правда, он не приводил бы к полному выздоровлению, если прогрессиро-

вание болезни Альцгеймера определяется и другими ее характерными признаками, например нейрофибриллярными клубками, однако в предыдущей главе предлагалось решение и этой проблемы.) Вакцина просто уничтожает бляшки (вскоре выяснилось, что она борется и с растворимыми олигомерами, даже внутри нейронов 14), не расщепляя их на составляющие, а заставляя макрофаги захватывать и переваривать эти отложения 15. Поскольку такой процесс ведет к полному освобождению мозга от бета–амилоида, риск дальнейшего выпадения его в патогенный осадок устраняется: нейронам уже не грозит вредное воздействие дефектного белка, независимо от того, каков именно механизм его токсичности.

Оказалось, что описанный подход сравнительно легко проверить, использовав животных с вызванным биоинженерным способом вариантом болезни Альцгеймера. Наука давно научилась модифицировать в обычных вакцинах вирусные частицы, сохраняя их достаточное для индукции иммунного ответа сходство с исходным патогеном и одновременно лишая способности вызывать инфекцию, однако для предварительного тестирования нашей концепции не потребовалось даже этого: мышам просто впрыснули агрегированный человеческий бета–амилоид.

Эффект, как говорится, превзошел ожидания. Бляшки в мышином мозгу быстро регрессировали. Вздутие и дисфункция нейритов (отростков, связывающих нервные клетки) исчезли – осталась нормальная, функциональная ткань. Плотное воспаленное разрастание окружающих нейроны опорных клеток уменьшилось16. Память больных мышей, оцениваемая по их способности находить скрытые помосты в затопленных лабиринтах, приблизилась к типичной для более молодых и здоровых животных 17,18.

Компания, координировавшая эти исследования, “Элан фармасьютикалс”, получила сходные результаты на множестве моделей генно–инже- нерных мышей, различавшихся нарушавшими процессинг БПА мутациями. Главное же, такое лечение, похоже, не дает побочных эффектов. Вопреки высказывавшимся опасениям, иммунная атака на бета–амилоид вокруг нейронов животных не вредит тонкой сети опорных клеток, к которой прилипают его отложения. Некоторые специалисты говорили также о риске пробивания чересчур агрессивной иммунной атакой на этот белок гематоэнцефалического барьера, защищающего мозг от присутствующих в крови токсинов, что привело бы к поражению центральной нервной системы чужеродными для нее веществами из других частей тела, однако свидетельств в пользу такого эффекта маловато. Описанные результаты произвели должное впечатление на Американское Агентство по контролю за качеством пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств (FDA): оно быстро дало согласие на допуск разработанной “Эланом” вакцины (кодовое

название AN–1792) к клиническим испытаниям с плацебо–контролем.

Для него было набрано почти 400 пациентов–добровольцев: 300 из них регулярно получали амилоидную вакцину, а 72 – инъекции физраствора (плацебо). Интеллект и функциональное состояние мозга испытуемых периодически оценивались (относительно их исходных показателей) с помощью множества нейропсихиатрических и клинических тестов.

Через год разразилась катастрофа.

Пожар в мозгу

Уже через несколько месяцев после начала испытания у некоторых пациентов стали заметны серьезные побочные эффекты. Среди 300 добровольцев, набранных в 28 клинических центрах Европы и Северной Америки, примерно у каждого 15–го развился менингоэнцефалит –угрожающее жизни воспаление головного мозга, явившееся, по–видимому, результатом протекания в нем слишком сильной иммунной реакции 19.

Как только обнаружился этот побочный эффект, испытание остановили, а исследователи стали лихорадочно обсуждать, в чем именно их недоработка. Возникшая проблема была для них полным шоком. Вакцина тестировалась на мышах с широким диапазоном генетических аномалий, каждая из которых вела формированию бляшек альцгеймеровского типа в результате того или иного нарушения в синтезе или метаболизации БПА, и никаких побочных эффектов не наблюдалось – несмотря на использование гораздо более агрессивного лечения, чем допустимо при испытаниях на человеке.

Вопрос о том, откуда взялся кризис после таких тщательных доклинических экспериментов, подробно обсуждался в СМИ и специальной литературе – останавливаться на этом здесь было бы, на мой взгляд, слишком сильным отклонением от темы. Важно одно: ученые быстро занялись проблемами, созданными первой вакциной, и, как мы увидим ниже, путями их преодоления.

Добыча руды из шлакового отвала

Первое клиническое испытание оказалось катастрофическим для нескольких пациентов и было прекращено еще до того, как ученые смогли оценить весь спектр эффектов вакцины – как положительных, так и отрицательных. Однако, несмотря на ограничения, обусловленные этим серьезным побочным эффектом, а в каком–то смысле и благодаря им исследователи приложили все усилия к тому, чтобы выжать максимум из собранных данных, отчасти окупив тем самым человеческие и финансовые потери, связанные с

провалившемся предприятием 20,21,22. Тщательно просеяв информацию, они сделали предварительные выводы, согласно которым, хотя у ряда пациентов и возникло воспаление мозга, иммунизация бета–амилоидом в принципе все–таки лечит людей. Это открытие в сочетании с результатами дальнейших опытов на животных подсказало и пути избавления от наблюдавшихся (и других) побочных эффектов при создании новых вакцин. Несколько таких препаратов следующего поколения уже либо разрабатывается, либо даже приходит клинические испытания.

Когда пришлось внезапно прервать первое клиническое испытание, информация об участвовавших в нем пациентах была еще разбросана по 28 независимым клиническим центрам, в которых они лечились. Предварительный анализ полученных в ходе собственно испытания данных не дал обнадеживающих результатов: улучшения памяти или иных когнитивных функций у испытуемых в целом почти не наблюдалось. Однако когда пыль осела и исследователи стали собирать и изучать полные истории болезни своих подопечных, картина оказалась более поучительной 23. Действие любой вакцины на конкретного человека зависит от его индивидуальных особенностей: развивающийся иммунный ответ у одних сильнее, у других слабее. Отделив испытуемых, в крови которых к моменту завершения эксперимента обнаруживалось значительное количество антител к бета–амилоиду (59 человек), от остальных его участников (с отсутствием заметной реакции), ученые смогли продемонстрировать в первой группе замедление дегенеративных процессов.

Этот вывод был сделан не сразу, поскольку на первых порах затушевывался статистикой. Когда исследователи анализировали результаты когнитивных тестов индивидуально, они не обнаруживали разницы, которая выдерживала бы проверку на статистическую достоверность. Однако анализ тестовых данных по группам больных наводил на мысль, что у людей с выраженным иммунным ответом функция мозга за период испытания ухудшилась меньше, чем в случае плацебо–контроля. Эта разница стала замечаться только через 12 месяцев вакцинации, когда испытание было остановлено. Особый интерес представляла наиболее выраженная разница при сравнении всей совокупности оценок, полученных при тестировании памяти. Самое же главное, похоже, наблюдалась своего рода зависимость эффекта от дозы: наиболее интенсивная выработка антител коррелировала с максимальным улучшением общей, оперативной и долговременной памяти, а также результатов ее тестирования по девяти показателям и, возможно, также “исполнительской функции” (т.е. высших форм мозговой активности, связанных с началом и продолжением ведущих к определенной цели действий).

Эти результаты производили тем более сильное впечатление, что активная реакция на вакцину в большинстве случаев сочетается с вызываемыми ею “микроинсультами” и слабым воспалением мозга. К такому выводу приводят не только данные вскрытий и опытов на животных, но и побочные эффекты в форме головных болей и спутанности сознания, наблюдавшиеся у иммунизируемых индивидов гораздо чаще, чем в плацебо–контроле. Действительно, альцгеймеровские мыши с бета–амилоидными отложениями в сосудах, т.е. склонные в результате введения вакцины к микрокровоизлияниям, демонстрировали, тем не менее, улучшение когнитивной функции, несмотря на непосредственное геморрагическое поражение своего головного мозга. Если функция мозга сохраняется вопреки слабо выраженной хронической атаке на него иммунной системы, значит, параллельные положительные сдвиги в клиническом состоянии перевешивают это небольшое поражение. А следовательно, можно ожидать, что вакцина, избавляющая от бета–амилоида (действие, по–видимому, доказанное уже в первом испытании) без воспалительных побочных эффектов, приведет к гораздо более выраженному улучшению когнитивной функции.

Еще одно интересное открытие было сделано, когда исследователи проверили уровни тау–белка (главного компонента нейрофибриллярных клубков) в омывающей центральную нервную систему цереброспинальной жидкости (ЦСЖ), или ликворе. Хотя из каждой группы удалось отобрать всего лишь по десятку индивидов с пригодными для сравнения данными, у активно реагировавших на вакцину людей этот уровень оказался ниже, чем в плацебо–контроле. А речь идет о косвенном, но вполне логичном признаке более медленного отмирания мозговых нейронов, поскольку их массовая гибель при болезни Альцгеймера должна вести к обогащению межклеточной жидкости тау–белком.

Что же можно сказать о запланированном действии вакцины, т.е. о ее способности бороться с бета–амилоидными бляшками? К сожалению, ученые пока не способны достоверно оценивать их объем в мозгу живых пациентов, хотя позволяющие делать это методы визуализации уже разработаны и сейчас проверяются на точность. Однако можно легко определить в ЦСЖ уровень растворенного бета–амилоида. В опытах на животных анти–бета–амилоидная вакцинация почти всегда ведет к повышению этого уровня, что обычно интерпретируется как свидетельство удаления белковой “паутины” из головного мозга и транспортировки ее компонентов в другую часть тела для окончательной ликвидации. Такой эффект не наблюдался у небольшого числа участников испытания, по которым удалось собрать пригодные для сравнения данные. Однако мы располагаем другим, более надежным источником информации: тремя активно реагировавшими на вакцину людьми, умершими в ходе этого эксперимента. Конечно, к ре-

зультатам, полученным всего для трех индивидов, надо относиться осторожно, однако вскрытия, производившиеся независимыми группами специалистов, показали во всех случаях резкое уменьшение объема бляшек в ключевых областях головного мозга – по сравнению с контрольными образцами.

Более того, изучая мозг участников испытания, патологоанатомы обнаружили скопления в непосредственной близости от многих оставшихся там бляшек микроглии, а это наводит на мысль именно о запланированном действии вакцины: активированная иммунная система успешно мобилизует микроглиальные макрофаги на уничтожение бета–амилоидного осадка. Такой вывод подтвердило еще одно исследование, проведенное уже после завершения эксперимента на людях. Оно показало, что у получивших бета– амилоидную вакцинацию карибских зеленых мартышек пожилого возраста резко (на 66%) снижается общий уровень в головном мозгу бета–амилоида, полностью отсутствуют его бляшки и существенно снижается выраженность характерных для людей с болезнью Альцгеймера плотных скоплений обслуживающих нейроны глиальных клеток 24. Это важное свидетельство, поскольку у изученных обезьян патология альцгеймеровского типа – естественный результат старения, и по всем своим признакам они гораздо ближе мышей к людям. Сейчас авторы данного исследования разрабатывают методы тестирования когнитивной функции мартышек.

Следующая бета–амилоидная вакцина

Вся эта обнадеживающая, пусть и не вполне убедительная информация снова позволила считать бета–амилоидную вакцинацию эффективным способом лечения (или как минимум одним из главных компонентов терапии) альцгеймеровского слабоумия. Мы узнали достаточно и о потенциальном действии вакцины и о причинах вызываемого ею летального воспаления мозга, чтобы разработать в рамках той же базовой стратегии ряд новых подходов, из которых хотя бы один почти наверняка даст нужный эффект, не подвергая пациентов дополнительному риску.

Естественно, главное при создании безопасной вакцины – избежать чрезмерной стимуляции иммунных клеток, атаковавших мозг участников первого испытания, одновременно заставив микроглию аккуратно очищать его от амилоидных бляшек. Добиться этого можно разными способами, каждый из которых уже проверен на животных с аналогом болезни Альцгеймера и доказал свою эффективность при отсутствии побочных иммунных эффектов, грозящих пациенту гибелью.

Один из сравнительно прямолинейных подходов, уже вступивший в фазу клинических испытаний – так называемая пассивная иммунизация. В отличие от ак-

тивной вакцины, содержащей сам антиген (в данном случае бета–амилоид), который заставляет иммунную систему вырабатывать против него собственные антитела, пассивный препарат содержит уже готовые антитела, обеспечивающие ту же самую реакцию. Преимущество этого метода в том, что он позволяет специалистам выбирать, какие именно антитела будут циркулировать в организме пациента. В результате можно подобрать или даже специально изготовить такой их тип, который стимулировал бы переваривание амилоидных отложений микроглией 25 без риска нежелательной иммунной атаки на кровеносные сосуды мозга.

Главный недостаток этого подхода в том, что он не обеспечивает практически постоянного иммунитета к патологии, ожидаемого при активной вакцинации, как, например, в случае прививок против свинки и полиомиелита. Пациенту придется всю жизнь регулярно вводить себе антитела, которые будут поддерживать его способность бороться с амилоидными отложениями. Однако даже у этого недостатка есть своя положительная сторона: поскольку иммунная система постепенно утрачивает свою антиамилоидную активность, лечение конкретного индивида – или испытание препарата в целом – можно в любой момент прекратить, если появятся его нежелательные побочные эффекты, без риска сохранения организмом дестабилизированного состояния, сходного с аутоиммунной патологией, которое индуцировалось бы активной вакцинацией.

Еще один подход – создание активной вакцины, содержащей только часть бета–амилоидной молекулы. Изучая иммунный ответ на введение целой молекулы этого белка, специалисты обнаружили образование в организме смеси различных антител. Лишь некоторые из них отрицательно воздействуют на кровеносные сосуды. Характерно, что такие антитела вырабатывались только у людей, но не у мышей или обезьян, которые, получая ту же самую вакцину, не страдали в результате от тяжелых поражений головного мозга. Эти антитела нацелены только на один вполне конкретный участок бета–амилоидного белка, расположенный в середине его полипептидной цепочки. В то же время большинство антител, вырабатываемых мышами, обезьянами и даже человеком, действует на совершенно другой отрезок бета–амилоида, находящийся на конце его молекулы.

Поскольку достаточно ясно, что антисосудистый эффект не только не обязателен для лечения (поскольку оно не наблюдается у активно и пассивно вакцинируемых животных, несмотря на резкое снижение у них уровня амилоида и параллельное улучшение памяти), но и крайне вреден для пациентов (учитывая его роль в развитии мозгового воспаления), можно ожидать высокой эффективности основанной на описанном принципе вакцины и одновременно ее безопасности для мозга. Такой препарат, действуя лишь на один ключевой участок бета–амилоида, обеспечивал бы постоянный им-