Заносите сенолитики

Во-первых, MDM2, возможно, не лучшая мишень для разрушения стареющих клеток. Белок является одним из наиболее важных негативных регуляторов р53, ответственных за убиквитинирование и деградацию проапоптотического супрессора опухоли. Таким образом, ингибирование MDM2 создает риск беспорядочного уничтожения клеток в нецелевых, не стареющих тканях.

Чтобы избежать такой токсичности, Unity полагалась на стратегию доставки на месте. Но, по словам биомедицинского инженера Дженнифер Элиссефф из Университета Джона Хопкинса, местных инъекций UBX0101 недостаточно для улучшения функции колена у старых мышей с остеоартритом. В ее лаборатории необходимо было сделать системное введение другого сенолитического агента, навитоклакса, чтобы ослабить общее воспаление в организме, которое препятствовало восстановлению тканей.

Другие исследователи старения говорят, что ингибиторы MDM2, такие как нутлин-3a, обладают лишь слабой сенолитической активностью. И есть данные из лаборатории Кампизи, позволяющие предположить, что препарат также может действовать через ослабление SASP. Если этот механизм преобладает над очисткой клеток, однократная доза UBX0101, введенная в испытании, может, таким образом, предложить только временное облегчение, прежде чем воспалительный секретом вернется в норму.

Тем временем руководители Unity возлагают вину на неожиданно большой эффект плацебо в исследовании фазы 2, который мог скрыть любой лечебный эффект UBX0101. Но такая реакция была полностью предсказуемой, говорят эксперты, учитывая известные анальгетические эффекты инъекций физиологического раствора при остеоартрите и короткую продолжительность 12-недельного наблюдения. Ожидается, что Unity опубликует данные о 24-недельном периоде наблюдения, а также о другом исследовании, в котором оценивалась схема с двумя дозами. Оба анализа предположительно могут продемонстрировать терапевтическую пользу, хотя в свете данных за 12 недель компания заявила, что не планирует продвигать программу в основные исследования.

Вместо этого Unity теперь концентрирует свои усилия на разработке ингибитора BCL-xL UBX1325 для лечения заболеваний сетчатки, а также продолжает программу доклинических исследований неврологических состояний. И, несмотря на раннюю клиническую неудачу, Анирван Гош, бывший руководитель Biogen, который присоединился к Unity в качестве генерального директора в марте этого года, говорит, что он по-прежнему уверен, что компания сможет добиться поставленных целей. «Основная биология действительно сильна», — говорит он.

Однако многие исследователи пытаются улучшить эту биологию. Чжоу, например, сосредоточился на попытке сделать блокаду BCL-xL более безопасной для системного введения. Работая со своим коллегой Г. Чжэн, медицинским химиком из Университета Флориды, Чжоу воспользовался преимуществами нацеленных на протеолиз химер (PROTAC) — гетеробифункциональных молекул, состоящих из лиганда для связывания интересующего белка и убиквитин-лигазы E3, которая маркирует мишень для деградации — для преобразования навитоклакс в агент, направленный на BCL-xL. Который вызывает гибель только клеток, экспрессирующих определенную убиквитин лигазу, цереблон.

Навитоклакс обычно токсичен для тромбоцитов, выживание которых зависит от BCL-xL. Тем не менее, поскольку тромбоциты экспрессируют цереблон только на низких уровнях, новое лекарство PROTAC оказалось гораздо более селективным по отношению к стареющим клеткам на мышиной модели. «Мы должны иметь лучшую, более безопасную системную терапию для очистки стареющих клеток», — говорит Чжоу, который основал компанию Dialectic Therapeutics для дальнейшей разработки стратегии.

Другие внимательно изучают идею задействования p53 в борьбе со стареющими клетками. Тем не менее, вместо того, чтобы нацеливаться на MDM2, как это сделал Unity UBX0101, несколько стартапов нацелены на forkhead box O4 (FOXO4), фактор транскрипции, который обычно изолирует p53 внутри ядра, тем самым нейтрализуя его апоптотическую способность.

В 2017 году группа под руководством Питера де Кейзера, исследователя, специализирующегося на старении из медицинского центра университета Утрехта в Нидерландах, описала проницаемый для клеток пептид, входящий в состав FOXO4, который может нарушить этот процесс. Освобождая p53 для выхода из ядра и активации путей апоптоза в цитоплазме стареющих клеток, такая терапия помогла противодействовать астении, выпадению волос и нарушению функции почек у мышей.

Это был первый сенолитический агент, специально созданный для этого, и он привлек большое внимание. Один экспериментатор даже начал вводить себе пептид де Кейзера и записывать свои впечатления в интернете. Следуя более традиционному пути разработки лекарств, Медицинский центр Университета Эразма в Роттердаме, в то время работодатель де Кейзера, выделил компанию под названием Numeric Biotech для коммерциализации терапии. Угур Сезерман, инженер по белкам из университета Аджибадем в Стамбуле, Турция, основал свою собственную компанию под названием Eternans, сосредоточенную вокруг другого пептидного препарата, который напрямую связывается с FOXO4, а не с доменом взаимодействия FOXO4 на p53. В доклинических экспериментах обе пептидные стратегии, по-видимому, дают одинаковый терапевтический конечный результат.

Работая через свой собственный стартап Cleara Biotech, де Кейзер также дополнительно оптимизировал свой пептид, введя более необычные аминокислоты — некоторые правые, некоторые неестественные — чтобы сделать препарат более стабильным и направленным на обнаруженную посттранскрипционно модифицированную форму p53. в стареющих клетках. «Мы разработали его специально для правильного типа p53», — говорит он.

Однако, прежде чем внедрить этот пептид следующего поколения в клинику, де Кейзер и его коллега, соучредитель Cleara, Марко Демария из университетского медицинского центра Гронингена в Нидерландах, пытаются лучше определить, на какие подтипы стареющих клеток стоит нацеливаться. Демария ранее идентифицировал различные сигнатуры экспрессии генов, связанные с определенными, вызывающими клеточное старение, стрессами и типами клеток. Другие, в том числе Кампизи и ее коллеги по институту, охарактеризовали аналогичные особенности, используя протеомные данные. Но, по словам Демарии, «мы далеки от того, тобы определить что-либо как специфическое для клеточного старения».

И в этом одна из главных проблем отрасли. Чтобы идентифицировать стареющие клетки, многие исследователи полагаются на несовершенные маркеры, такие как активность β-галактозидазы или повышенная экспрессия ингибитора циклин-зависимой киназы p16. Но они не ограничены строго стареющими клетками, что создает опасность побочного повреждения кроме намеченной цели. Кроме того, разные подтипы неизменно демонстрируют разные фенотипы старения.

Это означает, что одна сенолитическая стратегия вряд ли сработает для всех возрастных заболеваний, говорит Нир Барзилай, исследователь антивозрастной медицины из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке. «Мы недостаточно знаем об общих чертах, чтобы воздействовать одним лекарством на все стареющие клетки», — говорит он. — «Мы всегда говорим о стареющих клетках так, как будто все стареющие клетки одинаковы, но это было бы большим упрощением».

По мере того, как поиск биомаркеров продолжается, некоторые исследователи уже изучают возможность разработки диагностических тестов для определения того, работает ли терапия, направленная на старение. Например, в университете Эберхарда Карлса в Тюбингене, Германия, группа под руководством онколога Ларса Зендера и биомедицинского инженера Бернд Пихлер разработала радиоактивную форму β-галактозидазы, которую можно неинвазивно отслеживать в организме с помощью позитронно-эмиссионной томографии. В настоящее время в рамках первого испытания на людях оценивается безопасность и характеристики визуализации специфичного для клеточного старения радиоактивного индикатора у людей с онкологическими заболеваниями.

Тем временем команда Кампизи, возглавляемая бывшим постдоком Кристофером Уайли, недавно открыла биологически активный сигнальный липид, который стареющие клетки синтезируют как часть воспалительного SASP. Этот липид, разновидность простагландина, обычно находится внутри стареющих клеток. Но если сенолитический агент успешно вскрывает свои клетки-мишени, липид высвобождается и становится обнаруживаемым в жидкостях организма. Исследователи представили отчет, показывающий, что у старых мышей доза навитоклакса вызвала резкий скачок уровня простагландина как в крови, так и в моче.

«У нас есть первый маркер, который узнает, работает ли ваш сенолитик», — говорит Уайли. По словам Уайли, по крайней мере две компании — крупная фармацевтическая фирма и небольшой диагностический стартап — выразили заинтересованность в подтверждении прогностической ценности липидных биомаркеров у пациентов. Он также исследует уязвимости в путях метаболизма липидов, связанных со старением, в поисках мишеней, которые можно использовать для прямого уничтожения клеток.

В другом месте исследуются несколько других нестандартных стратегий как направления атаки, направленные на клеточное старение. Например, в Мемориальном онкологическом центре имени Слоуна-Кеттеринга в Нью-Йорке генетик Скотт Лоу и его коллеги разработали сенолитическую клеточную терапию, смоделированную по образцу химерных антигенных рецепторов (CAR)-T-клеток, которые изменили лечение рака.

Работая со своим коллегой Мишелем Садленом, пионером технологий инженерии Т-клеток, Лоу разработал конструкцию CAR, которая нацелена на рецептор активатора плазминогена урокиназного типа (uPAR), белок клеточной поверхности, который широко экспрессируется стареющими клетками. Ранее в этом году исследователи сообщили, что их uPAR-специфические CAR-T-клетки могут эффективно удалять стареющие клетки в мышиных моделях рака легких и фиброза печени.

У мышей действительно наблюдались признаки общей иммунной активации, согласующиеся с другими подходами с использованием CAR-T-клеток. Кроме того, наблюдалась некоторая токсичность, не связанная со старением, из-за экспрессии uPAR на некоторых макрофагах. Но Лоу полагает, что терапию можно сделать более безопасной, если использовать более низкие дозы CAR-T-клеток короткого действия. «Вы можете представить себе сценарий, когда ваши CAR-T-клетки входят, очищают стареющие клетки, а затем они исчезают», — говорит он.

Примечательно, что это полная противоположность стратегии, которой придерживаются большинство компаний, специализирующихся на онкологии, которые сейчас пытаются разработать более эффективные и долговечные CAR, устойчивые к истощению. «Для сенолитических, не связанных с раком показаний, поскольку клетки не делятся, вам может не потребоваться почти такая же активность и продолжительность действия», — говорит Лоу. Неадекватные CAR «могут быть именно тем, что вам нужно».

Защитные переключатели и комбинаторные системы распознавания антигенов-мишеней могут еще больше ограничить возможность возникновения побочных эффектов, говорит Лоу, который сейчас изучает коммерческие возможности этой технологии. Оборудованные CAR естественные клетки-киллеры (NK), которые, как правило, более короткоживущие и более поддаются аллогенному введению в готовом виде, также предоставляют другой вариант.

Амит Шарма, иммунолог из SENS Research Foundation, имеет другие идеи о том, как усилить врожденную функцию антистарения NK-клеток. «Представьте себе способ, с помощью которого мы можем изолировать чьи-то NK-клетки, активировать их in vitro, а затем вернуть их в организм, чтобы избавиться от бремени старения», — говорит он. Шарма имеет неопубликованные данные, показывающие, что NK-клетки теряют свою способность воздействовать на стареющие клетки с возрастом, но могут восстановить эту функцию посредством обработки в определенной ванне с молекулами интерлейкина.

Затем есть Oisín, чей подход к генной терапии включает конструкцию ДНК, предназначенную для уничтожения стареющих клеток. Плазмида ДНК кодирует суицидный ген, каспазу-9, активность которой контролируется промотором p16, гена, участвующего в регуляции клеточного цикла, который высоко экспрессируется в стареющих клетках. Этот генетический груз инкапсулируется в наночастицу с нейтральным липидом, которая включает части белка FAST p14 из рептильного реовируса и белка p15 FAST из вируса павиана. Благодаря этому соединенному полипептиду наночастицы легко сливаются с клетками по всему телу, выгружая свой генетический груз прямо в цитоплазму, без каких-либо везикулярных посредников. Однако после депонирования трансген ДНК включается только в p16-положительных клетках. «Это нацелено на генетику», — говорит Шольц.

Однако сам по себе ген не вызывает гибели клеток. Из-за соображений безопасности предусмотрен короткий курс лекарственной терапии — в данном случае субтерапевтическая доза иммунодепрессанта рапамицина — для ускорения димеризации каспазы-9, которая затем активирует летальный белок и удаляет стареющие клетки.

В неопубликованной работе ученые Oisín обнаружили, что их сенолитический агент может снизить количество экспрессирующих p16 почечных клеток в лаборатории примерно на 50%. По словам Шольца, компания объединилась с нефрологом Джозефом Бонвентре для проведения исследований in vivo на мышах с острым повреждением почек и хроническим заболеванием почек. А Oisín готовится начать испытания для пациентов с различными типами заболеваний. почечной недостаточности в ближайшие два года. Отдельная компания под названием OncoSenX также разрабатывает форму той же платформы генной терапии для лечения рака с индуцибельным геном каспазы-9, контролируемым промотором p53.

Другой вид платформенной стратегии исходит от Senisca, компании, возникшей из лаборатории Лорны Харрис в Медицинской школе Университета Эксетера в Великобритании. Харрис построила свою академическую карьеру, изучая, как факторы сплайсинга влияют на процесс старения. А в последние годы ее группа показала, как модуляция экспрессии факторов сплайсинга может спасать клетки от стареющего состояния. Теперь, через Senisca, которую Харрис основала ранее в этом году вместе со своим бывшим аспирантом Беном Ли, разрабатывает антисмысловые олигонуклеотиды, нацеленные на определенные факторы сплайсинга или на главные гены, которые их регулируют, с целью сброса альтернативных паттернов сплайсинга, которые вносят свой вклад в клеточное старение.

Однако не только подход Senisca отличают антисмысловые олигонуклеотиды. Израильский стартап 1E Therapeutics также разрабатывает антисмысловые сенолитики — в их случае олигонуклеотиды, которые включают каталитически активные последовательности нуклеиновых кислот, предназначенные для усиления ингибирования специфических генов, связанных со старением. Но технология Харрис, утверждает она, на самом деле, похоже, обращает вспять старение, а не только замедляет процесс или уничтожает нежелательные клетки. По крайней мере, в лабораторных условиях, «у нас есть средство для омоложения клеток, а не просто для их уничтожения», — говорит Харрис.

Dorian Therapeutics, дочернее предприятие Стэнфордского университета, аналогичным образом утверждает, что, блокируя USP16, фермент деубиквитинирования, участвующий как в подавлении функции стволовых клеток, так и в стимулировании старения, можно восстановить клеточный баланс в сторону самообновления, как в старых тканях, так и в культуре клеток. «Мы действительно переключаем всю генетическую программу клеток на более полезный профиль экспрессии», — говорит соучредитель и генеральный директор Маддалена Адорно, которая впервые охарактеризовала роль USP16 в путях самообновления и старения в качестве постдока в лаборатории стволовых клеток рака Майкла Кларка в Стэнфорде в начале 2010-х годов.

«Это означает, что старые клетки не так быстро стареют, поэтому они работают немного лучше, — говорит она, — а также что стволовые клетки становятся более активными и регенерируют больше тканей».

В секторе, переполненном модными словечками, Адорно и ее соучредитель, Бенедетта Николис ди Робилант, назвали свои лекарства «сеноблокаторами». Другие компании по-разному описывают свои методы лечения как сеноморфические препараты, сеностатики, сеномодуляторы и сеносупрессоры.

В сеноморфной игре, например, участвует компания Geras Bio, соучредителями которой являются Лоу из MSKCC и Хесус Гил из Имперского колледжа Лондона. Стартап занимается разработкой ингибиторов SASP, идея состоит в том, чтобы щадить полезные стареющие клетки и блокировать плохие. Как объясняет генеральный директор Джордан Фридман, SASP «представляет собой интересный, сложный секретом, наполненный рядом иммуномодулирующих и формирующих микросреду факторов, которые могут быть друзьями или врагами, в зависимости от ситуации». Senolytic Therapeutics, несмотря на то, что в ее названии есть «литический», также расширяет свое внимание, чтобы воздействовать на различные молекулярные факторы, продуцируемые стареющими клетками, обнаруженными в фиброзной ткани людей с неалкогольной жировой болезнью печени.

Претендуя на мантию сеносупрессии возникла Atropos Therapeutics. Детище молекулярного биолога MSKCC Эндрю Коффа, компания Atropos разрабатывает низкомолекулярные препараты, которые блокируют фермент ремоделирования хроматина под названием ATRX (X-связанный белок α-талассемии) от накопления в ядерных очагах, что является критическим шагом на пути к клеточному старению.

По словам Коффа, этот подход предназначен для «замедления скорости, с которой клетки переходят из состояния покоя в старение», тем самым давая иммунной системе возможность стабильно очищать стареющие клетки. В прошлом году Atropos сотрудничал с Atomwise, чтобы найти ведущих кандидатов, используя подходы к поиску лекарств на основе искусственного интеллекта. Совсем недавно компания объединилась с Estée Lauder Companies для проверки библиотек натуральных продуктов.

Ведущим показанием Коффа является саркопения, болезнь потери мышечной массы, которая поражает не менее 10% пожилого населения мира. Но, как и другие компании в этой области, Atropos также изучает возможности применения в онкологии, идея состоит в том, чтобы предотвратить образование стареющих раковых клеток, чтобы другие методы лечения могли быть более эффективными.

Но что, если можно использовать клеточное старение при раке? На это надеется Рене Бернардс, генетик рака из Нидерландского института рака в Амстердаме, который разработал стратегию, которую он называет подходом к терапии рака «один-два удара». Уговаривая опухолевые клетки стареть одним лечением, а затем уничтожая клетки другим, он надеется решить проблему вызванного терапией клеточного старения, которое часто является причиной метастазирования рака и рецидива болезни.

Бернардс и его коллеги проверили свою концепцию т изложили этот подход в исследовании, опубликованном в прошлом году. Используя низкомолекулярный ингибитор киназы репликации ДНК CDC7 с последующей обработкой сертралином, блокатором киназы mTOR его команда избирательно индуцировала старение, а затем убивала клетки рака печени. Бернардс и его соучредитель, молекулярный онколог Андреа Алимонти теперь планируют развивать эту стратегию через стартап Oncosence.

На данный момент Oncosence идентифицировал антиген, экспрессирующийся в различных типах стареющих раковых клеток, «и он также не зависит от исходного триггера старения», — говорит Бернардс. Теперь компания планирует создать моноклональное антитело, направленное против этой мишени.

Rejuversen, последний стартап Мануэля Серрано из Института исследований биомедицины в Барселоне, аналогичным образом разрабатывает антитело для очистки стареющих раковых клеток, но оно предназначено для стимулирования иммуноопосредованного устранения, а не прямого уничтожения. Подход был основан на догадке: точно так же, как опухолевые клетки ускользают от иммунного надзора, выражая молекулы контрольных точек на своей поверхности, «мы предположили, что, возможно, стареющие клетки, когда они выживают в течение длительного времени в организме и становятся патологическими, также могут защищать себя иммунодепрессивными лигандами», — говорит Серрано.

В сотрудничестве с Сусаной Льянос из Испанского национального центра исследований рака в Мадриде Серрано провел объективный скрининг мембраносвязанных белков и обнаружил, что стареющие клетки несут на себе белок PD-L2, менее известный партнер по связыванию с белком контрольной точки PD-1, на который нацелены многие из пользующихся сегодня спросом иммунотерапевтические средства против рака. Компания Rejuversen, созданная ранее в этом году на основе интеллектуальной собственности, полученной по лицензии от предыдущего стартапа Серрано, Senolytic Therapeutics, теперь направлена на коммерциализацию препарата на основе антител, нацеленных на PD-L2, в качестве способа уничтожения раковых клеток, которые стали стареющими после химиотерапии.

Аналогичным образом, Deciduous Therapeutics пытается избавиться от старения посредством реактивации механизмов эндогенного иммунного надзора. Но вместо того, чтобы нацеливаться на антиген, обнаруженный на поверхности стареющих клеток, компания сосредоточена на непосредственном пробуждении соответствующих иммунных клеток. «Мы определили иммунную популяцию, которая при стимуляции удаляет стареющие клетки», — говорит Анил Бхушан из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, один из соучредителей Deciduous. Кроме того, добавляет он, «мы можем нацелить её очень конкретно, не затрагивая другие типы клеток». Компания разработала терапевтических кандидатов, направленных на эту эндогенную иммунную популяцию, и в настоящее время проводит доклинические испытания как на возрастных, так и на не связанных с возрастом моделях заболеваний.

Киркланд, со своей стороны, предпочел более быстрый путь к клинике. Сначала он увлекся идеей разработки сенолитических слитых токсиновых белков, а затем изо всех сил пытался провести высокопроизводительный скрининг лекарств на предмет новых молекул с активностью против старения клеток. Вместе со своими коллегами из Мэйо Тамарой Чкония и И Чжу, Киркланд искал уязвимости в сигнальных путях, которые способствуют выживанию стареющих клеток. Они провели скрининг РНК-интерференции, а затем оценили одобренные лекарственные соединения с известной активностью против этих слабых мест.

Как объясняет Киркланд, «мы специально выбрали соединения, которые поражали бы несколько целей в узлах» сигнальной сети для выживания. Его команда также сосредоточилась на молекулах с коротким периодом полураспада, «потому что мы знаем, что, по крайней мере, in vitro, для образования новых стареющих клеток требуется от десяти дней до шести недель, — говорит он, — и мы хотели, чтобы лекарства действовали без промедления».

В 2015 году команда Mэйo в сотрудничестве с Роббинсом и генетиком из университета Миннесоты Лаурой Нидернхофер описала одну особенно мощную комбинацию сенолитических препаратов: Sprycel (дазатиниб), лекарство от лейкемии от Bristol Myers Squibb, которое нацелено на несколько киназ, а также диетическую добавку кверцетин., флавоноид, сконцентрированный в кожуре фруктов. Позже исследователи определили физетин, еще один флавоноид природного происхождения, в качестве даже лучшего кандидата, чем кверцетин, при использовании в качестве монотерапии.

Киркланд начал свое первое клиническое испытание в 2016 году с дазатинибом и кверцетином — или D + Q, как стала известна комбинация — для людей, переживших трансплантацию гемопоэтических стволовых клеток. Людей, склонных к преждевременному старению. Режим оказался безопасным, что «вселило в нас уверенность в том, что мы можем продолжить дальнейшие испытания препаратов», — говорит Киркланд.

Вместе с коллегами из клиники Мэйо и других он начал исследования D + Q у пациентов с возрастными заболеваниями почек, легких и головного мозга, а также у здоровых пожилых женщин с риском переломов костей. Первоначальные результаты у пациентов с диабетической болезнью почек и идиопатическим фиброзом легких выглядят многообещающими — испытания физетина также продолжаются. Например, два исследования оценивают потенциал терапии для облегчения осложнений COVID-19.

Но, как указывает Роббинс: «Ни одно из этих соединений изначально не было выбрано по сенолитической активности». И как таковые, их «скорее всего можно улучшить с помощью медицинской химии». Через новую компанию под названием NRTK Biosciences, названную в честь ее основателей, Нидернхофера и Роббинса, а также ее научных консультантов, Чконии и Киркланда, он уже создал более мощный аналог физетина и планирует синтезировать многие другие.

Как и любое новое химическое соединение, улучшенная версия физетина должна пройти обычный процесс клинической разработки. (Фисетин доступен для покупки в магазинах здорового питания, но, как указывает Киркланд, «мы не знаем, каковы будут недостатки, и людям не следует принимать какие-либо из этих агентов вне контекста тщательно контролируемого клинического испытания»). Как и UBX0101, новый аналог также может потерпеть неудачу по ряду причин.

Но ранний успех D + Q по крайней мере показывает, что концепция сенолиза возможна для больных людей. И это дает исследователям в области борьбы со старением надежду на то, что более явные преимущества будут очевидны при использовании терапевтических средств, рационально разработанных для того, чтобы каким-либо образом модулировать клеточное старение. «Рано или поздно это случится, — говорит Уайли. — Технология слишком хороша».