Инфраструктура Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») позволит проводить структурные исследования белков и других макромолекул, которые могут помочь фармацевтическим компаниям оценивать патентные риски при разработке новых лекарственных препаратов.
В настоящее время крупные игроки мировой фарминдустрии при разработке лекарств используют методы структурной биологии. Это необходимо для понимания механизмов, происходящих в живых клетках на молекулярном уровне. Методом «золотого стандарта» является рентгеноструктурный анализ с использованием синхротронного излучения, позволяющий определить трехмерную структуру белков и комплексов «белок-ингибитор». Это позволяет перейти к рациональному дизайну лекарственных веществ.
По актуальным оценкам, путь от идентификации молекулы-кандидата до вывода препарата на рынок составляет в среднем 10-15 лет, а совокупные затраты достигают 2-2,5 млрд долларов. Применение подходов структурной биологии и некоторых других методов на основе синхротронного излучения может способствовать оптимизации отдельных этапов разработки лекарственных препаратов.
Значительную часть современных биологических лекарственных препаратов составляют препараты на основе антител, принцип работы которых заключается в том, что, обладая комплементарностью к антигену, они специфически связываются с ним и блокируют его работу и дальнейшее распространение в организме.
«Антитела – это часть адаптивного ответа организма человека. При возникновении патогена в организме, организм вырабатывает специальные молекулы, которые обладают комплементарностью к антигену, что позволяет блокировать его работу и дальнейшее распространение в организме. Поэтому очень важно знать, как устроены эти места, которые распознают антиген. Это позволяет, с одной стороны, лучше понимать, как работает антитело, с другой стороны, позволяет управлять его свойствами и улучшать связывание с антигеном. Кроме того, знание структуры комплекса «антиген-антитело» позволяет оценивать и снижать патентные риски при выводе препарата на рынок», - рассказывает заведующий лабораторией структуры и динамики биомолекул МФТИ, д.ф.-м.н. Валентин Борщевский.
Помимо сложного и дорогостоящего процесса разработки, создания и испытаний лекарственного препарата фармкомпании сталкиваются с серьезными юридическими рисками. Разрабатывая новый препарат, компания должна быть уверена, что при его выводе на рынок не вступит в конфликт с патентами других компаний.
Существует несколько способов защитить разработку лекарственного препарата – запатентовать аминокислотную последовательность антитела, последовательность эпитопа (участка связывания антитела и патогена), механизм действия антитела или способ получения антитела. Незнание структуры эпитопа или антитела может привести к нарушению чужого патента, что грозит судебным запретом на производство и выпуск препарата и серьезными финансовыми потерями.
Инновационная биотехнологическая компания BIOCAD использует методы структурной биологии для прогнозирования патентных рисков и защиты своих разработок.
«Мы столкнулись с юридической сложностью при разработке биспецифического антитела для терапии онкологических заболеваний. Мы создали молекулу, блокирующую одновременно два антигена, которые помогают опухоли уходить от иммунного надзора. Благодаря этому опухоль оставалась беззащитной перед Т-клетками и макрофагами, которые запускали фагоцитоз опухолевых клеток. Однако в ходе работы мы обнаружили, что существует патент, который закрывает конкретный эпитоп. Это означало необходимость оценить, подпадает ли взаимодействие разработанного антитела с данным эпитопом под объем правовой охраны патента. Перед командой стояла задача убедиться, что разработанное антитело не затрагивает права третьих лиц и может быть независимо использовано в дальнейшей разработке. Для решения этой проблемы мы обратились к специалистам из Московского физико-технического института, к группе Валентина Борщевского. Методом рентгеноструктурного анализа ученые получили данные о структуре эпитопа, нашего антитела и трехмерную структуру комплекса антигена с эпитопом. Результаты позволили установить, что эпитоп BCD-106 отличается от эпитопа, описанного в соответствующем патенте. Этот опыт показал, что эффективная и относительно недорогая практика использования синхротронных методов, сокращает юридические риски», – рассказал директор департамента ранней разработки белковых препаратов 2.0 АО «БИОКАД» Алексей Мисорин.
Еще один пример защиты компанией своих разработок – препарат BCD-180, предназначенный для терапии рентгенологического аксиального спондилоартрита (болезни Бехтерева). Разработка представляет собой эффекторное антитело против определенного участка Т-клеточного рецептора. Это первое в мире терапевтическое антитело, связывающееся с этим участком. Сотрудники ФИЦ Биотехнологии РАН определили структуру комплекса антиген с антителом, и определили его эпитоп.
Оптимальным методом получения трехмерных структур белковых молекул и их комплексов является рентгеноструктурный анализ, однако для реализации этого метода необходима соответствующая инфраструктура – специализированное оборудование для получения белковых кристаллов и доступ к специализированной установке на источнике синхротронного излучения.
«В случае работы с биологическими объектами очень важна вспомогательная инфраструктура. На СКИФ будет работать лабораторный корпус для подготовки образцов, где предусмотрены помещения со специальными условиями и оборудованием для хроматографии, центрифугирования, определения концентрации, поиска условий кристаллизации, получения кристаллов белков, их отбора, заморозки, хранения и дальнейшего исследования на станциях синхротронного излучения. Кроме того, в ЦКП «СКИФ» предусмотрен вычислительный кластер для хранения и обработки экспериментальных данных. Метод рентгеноструктурного анализа реализован на экспериментальной станции 1-2 «Структурная диагностика», которая оснащена роботизированным комплексом для смены образцов и высокоточным оборудованием для определения кристаллической структуры образцов», - рассказывает заведующий отделом синхротронных исследований для биологии и биомедицины ЦКП «СКИФ» Сергей Архипов.
Источник: Пресс-центр ЦКП «СКИФ»