Краплі для очей від катаракти: мрія, яка розчинила білки, що кристалізуються в оці

Раз на кілька років з лабораторії надходить ідея, яка звучить надто добре, щоб бути правдою: прості краплі для очей, які можуть розчинити катаракту без операції. Катаракта, помутніння кришталика ока з віком, є провідною причиною сліпоти у світі, понад 90 мільйонів людей страждають від порушень зору, пов'язаних з катарактою, і єдиним ефективним лікуванням є хірургічне видалення кришталика та заміна його штучним. Операція з видалення катаракти є найпоширенішою операцією у світі. Але що, якби можна було повністю її уникнути?

У 2015 році команда дослідників під керівництвом Лінг Жао (Ling Zhao) з Університету Сунь Ятсена в Китаї та Каліфорнійського університету в Сан-Дієго (UC San Diego) опублікувала статтю в Nature, яка викликала величезне хвилювання. Вони ідентифікували природну молекулу під назвою ланостерол (Lanosterol), яка, як стверджувалося, розчинила білки, що кристалізуються та затьмарюють кришталик, і повернула йому прозорість. Але ця історія, як ми побачимо далі, набагато складніша за один сенсаційний заголовок. Це ідеальний приклад того, чому справжня наука вимагає відтворення результатів, і чому надії самої по собі недостатньо.

Що таке катаракта насправді

Кришталик ока — це унікальна тканина в організмі. Щоб бути повністю прозорим і точно заломлювати світло, він побудований з білків, які називаються кристалінами (Crystallins), що розташовані з величезною щільністю та в ідеальному геометричному порядку. Це один з рідкісних випадків, коли жива тканина повинна бути прозорою, як скло.

• Відсутність білкового обміну: На відміну від більшості клітин в організмі, клітини кришталика майже не замінюють свої білки. Кристаліни, з якими ви народилися, супроводжують вас усе життя.
• Кумулятивний вплив: Десятиліття впливу УФ-випромінювання, окислювального стресу, високого рівня цукру в крові та глікації спричиняють накопичувальне пошкодження цих білків.
• Агрегація: З часом кристаліни втрачають свою нормальну форму, злипаються та утворюють грудки. Ці грудки розсіюють світло замість того, щоб пропускати його.
• Результат: Кришталик стає каламутним, жовтуватим, і зір пацієнта поступово погіршується до функціональної сліпоти.

Важливий момент для читачів цього сайту: катаракта — це, по суті, хвороба агрегації білка, так само як старіння мозку пов'язане з накопиченням амілоїду. Це одна з класичних ознак старіння — накопичення пошкоджених білків, які організм вже не в змозі очистити.

Зв'язок з ланостеролом: несподіваний механізм

Ідея Жао та його команди не виникла з нічого. Вона почалася з клінічного спостереження. Дослідники вивчали дітей, які страждали на спадкову форму вродженої катаракти, рідкісний стан, при якому немовлята народжуються з каламутними кришталиками. Вони виявили, що ці діти мають спільну мутацію в ферменті під назвою ланостерол-синтаза (Lanosterol Synthase), ферменті, який виробляє ланостерол в організмі (мутації, такі як G588S та W581R).

Логіка була елегантною: якщо нездатність виробляти ланостерол спричиняє катаракту, можливо, ланостерол є молекулою, яка захищає кришталик від агрегації білків. Ланостерол є проміжною молекулою у виробництві холестерину і природним чином присутній у кришталику у відносно високій концентрації.

Запропонований механізм називається хімічний шаперон (Chemical Chaperone). У здорових клітинах є білки, які називаються шаперонами (chaperones), чия функція полягає в тому, щоб допомагати іншим білкам правильно згортатися та запобігати їх агрегації. Гіпотеза: ланостерол приєднується до кристалінів, що агрегують, і розщеплює грудки назад на окремі розчинні білки. Якщо це правда, то це революційна ідея, яка не просто зупиняє погіршення, але й обертає його назад.

Саме це робить цю історію настільки актуальною для сфери обернення старіння: якщо маленька молекула може розчинити агрегати білка в оці, можливо, подібний принцип зможе діяти і на амілоїд у мозку або на білки, що агрегують, в інших тканинах.

Наявні докази

Дослідження 1: Жао та колеги, Nature 2015

Це оригінальне дослідження, опубліковане в томі 523 Nature. Дослідники вивчали ланостерол на кількох рівнях, і тут важливо точно визначити, що саме і де перевірялося:

• In vitro (клітини та білки): Ланостерол, але не холестерин, значно зменшив агрегати білка кристаліну, які вже утворилися в культурі.
• У кришталиках кролика, але in vitro: Це дані, які потрапили в заголовки, і тут знаходиться найпоширеніше непорозуміння. Дослідники не лікували живих кроликів. Вони видалили (прооперували) кришталики кролика з катарактою з ока та занурили їх у розчин ланостеролу концентрацією 25 мілімолів in vitro на 6 днів. З 13 ізольованих кришталиків, оброблених таким чином, 11 перейшли від важкої або значної катаракти до легкої катаракти або її відсутності. Це результат in vitro на ізольованих кришталиках, а не експеримент на цілій живій тварині.
• У собак, і тут дійсно в живому оці: Єдиний експеримент, у якому ланостерол вводили в живе око (in vivo), був на собаках. Собаки з природною катарактою, яких лікували краплями ланостеролу безпосередньо в око протягом приблизно 6 тижнів, показали зменшення тяжкості катаракти та підвищення прозорості кришталика.

Це розрізнення не є технічною дрібницею, це суть усієї історії. Ізольований кришталик, який плаває днями в концентрованому розчині, — це штучні умови, дуже відмінні від однієї краплі, яка повинна проникнути в живий кришталик усередині цілого ока. Більша частина "вражаючих" доказів 2015 року надійшла саме з цих штучних умов, і лише невелика частина — з живого ока (у собак).

Дослідження 2: Експеримент на людських кришталиках, Indian J Ophthalmol 2015

І ось настає сторона, яку цей сайт зобов'язаний представити чесно. Того ж року команда дослідників під керівництвом Шанмугама (Shanmugam) опублікувала в Indian Journal of Ophthalmology експеримент, який намагався відтворити диво на справжніх людських кришталиках, і в тій самій концентрації:

• 40 ядер людських кришталиків з віковою катарактою, видалених під час операції з видалення катаракти, були занурені в розчин ланостеролу концентрацією 25 мілімолів (та сама концентрація, що в експерименті на кроликах) на 6 днів.
• Результат: ланостерол 25 мілімолів не обернув помутніння ядер людських кришталиків. Як група ланостеролу, так і контрольна група показали погіршення або відсутність змін у каламутності після 6 днів.

Простими словами: та сама концентрація та той самий період часу, які спрацювали на ізольованих кришталиках кролика, просто не спрацювали на старих людських кришталиках. Це перша велика тріщина в історії.

Дослідження 3: Невдача незалежного відтворення, Scientific Reports 2019

У 2019 році команда дослідників опублікувала статтю в Scientific Reports (з групи Nature) під назвою Failure of Oxysterols Such as Lanosterol to Restore Lens Clarity from Cataracts, тобто "Невдача оксистеролів, таких як ланостерол, у відновленні прозорості кришталика при катаракті". Це була незалежна та систематична спроба відтворення, і результати були однозначними в протилежному напрямку:

• На людських кришталиках: Кришталики, взяті від 47-річного донора, інкубували з ланостеролом у концентрації 0.20 мілімолів протягом 3 днів, а паралельно кришталики від 60-річних донорів інкубували з 25-гідроксихолестерином (інший оксистерол). Жодне з лікувань не підвищило рівень розчинного білка і не розчинило агрегати.
• Крім того, дослідники провели експерименти на кришталиках щурів та розчинах людського білка з тим самим результатом.
• Буквальний висновок дослідників: "Усі три дослідження не змогли надати доказів того, що ланостерол або 25-гідроксихолестерин мають антикатарактальну активність або що вони зв'язуються з білком кришталика, що агрегує, для розчинення катаракти".

Зібравши все разом: найбільш вражаючий успіх 2015 року був досягнутий на ізольованих кришталиках кролика in vitro, тоді як усі спроби на людських кришталиках, як у тій самій високій концентрації, так і в нижчих концентраціях, зазнали невдачі. Це глибокий розрив між надією заголовка та реальністю в незалежних лабораторіях.

А як щодо випробувань на людях?

Це, мабуть, найважливіший момент. Досі не існує рандомізованого контрольованого клінічного випробування на людях, яке б показало, що краплі ланостеролу лікують катаракту. Були поодинокі та сумнівні звіти про випадки, але не існує жодного великого, добре контрольованого дослідження, яке пройшло рецензування та підтверджує користь для людини. Все, що ми маємо, — це результати на ізольованих кришталиках та собаках, які не були відтворені на людських кришталиках.

Чому так важко розчинити білок, що агрегує

Невдача відтворення не є випадковою, і вона має глибоке біохімічне пояснення. Агрегація білка часто є майже незворотним процесом:

• Грудки енергетично стабільні: Коли білки агрегують, вони утворюють термодинамічно дуже стабільні структури. Щоб їх розщепити, потрібно подолати високий енергетичний бар'єр, і маленька молекула не завжди здатна це зробити.
• Необоротне хімічне пошкодження: При віковій катаракті кристаліни не просто агрегують, вони також необоротно хімічно пошкоджуються внаслідок окислення, глікації та утворення поперечних зв'язків. Хімічний шаперон може, можливо, запобігти агрегації, але він не може відновити білок, бічні ланцюги якого вже зруйновані.
• Різниця між профілактикою та лікуванням: Можливо, ланостерол здатний запобігати агрегації в молодому кришталику, але безсилий перед старим людським кришталиком, який вже каламутний. Це також пояснило б, чому результати при спадковій вродженій катаракті та на ізольованих кришталиках кролика не повторилися на старих людських кришталиках.

Чи варто шукати краплі ланостеролу для покупки?

Очевидна відповідь: ні, не сьогодні. Ось чому потрібна справжня обережність:

• Немає схваленого продукту: Жоден медичний орган у світі, ні FDA, ні EMA, не схвалив краплі ланостеролу для лікування катаракти у людей. Будь-який продукт, який продається в Інтернеті під цією назвою, не має доказової бази.
• Проблема розчинності: Ланостерол — дуже жирна молекула, яка майже не розчиняється у воді. Однією з критик оригінального дослідження було те, що дуже важко доставити його в кришталик в ефективній концентрації через краплю, і це саме та різниця між ізольованим кришталиком, який плаває в концентрованому розчині, і живим оком.
• Затримка доведеного лікування: Найбільша небезпека полягає в тому, що людина з прогресуючою катарактою відкладе операцію, яка може повернути їй зір, на користь недоведеного лікування. Нелікована катаракта може призвести до повної сліпоти.
• Операція з видалення катаракти безпечна та дуже ефективна: Сьогодні операція з видалення катаракти — це коротка, безпечна процедура з рівнем успіху понад 95%, яка зазвичай відновлює чудовий зір протягом кількох днів. Це дуже висока планка порівняння, яку будь-які чарівні краплі повинні будуть подолати.

Що все ж таки взяти з дослідження

1. Якщо у вас катаракта, яка заважає зору, зверніться до офтальмолога та розгляньте операцію. Це єдине доведене на сьогодні лікування, і воно дуже безпечне та ефективне. Не відкладайте його заради несхвалених крапель.
2. Якщо ви здорові, зосередьтеся на профілактиці. Захист від УФ-випромінювання за допомогою якісних сонцезахисних окулярів, контроль рівня цукру в крові, відмова від куріння та дієта, багата на антиоксиданти, — все це зменшує швидкість утворення катаракти.
3. Не купуйте "анти-катарактальні краплі" в Інтернеті. Не існує продукту з доказовою базою, і деякі з цих продуктів можуть навіть завдати шкоди оку.
4. Слідкуйте за дослідженнями, але критично. Якщо і коли буде опубліковано рандомізоване контрольоване клінічне випробування на людях з позитивними результатами, це буде момент для радості. До тих пір це багатообіцяючий напрямок, а не рішення.

Ширша перспектива

Історія ланостеролу — це чудовий урок про різницю між сенсаційним відкриттям і доведеним лікуванням, а також про тонку, але вирішальну різницю між пробіркою та живим оком. Один заголовок у Nature у 2015 році сколихнув світ, але найсильніші докази в ньому походили з ізольованих кришталиків у пробірці, а справжня наука вимірюється не одним заголовком, а відтворюваністю. І коли спробували відтворити на справжніх людських кришталиках, результат не повторився.

Це не означає, що ідея мертва. Можливо, ланостерол або подібна молекула дійсно працюють за певних умов, на певному типі катаракти або на ранній стадії захворювання. Ідея про те, що можна розчинити агрегати білка за допомогою маленької молекули, є потужною ідеєю, і якщо вона буде доведена, наслідки вийдуть далеко за межі ока, до мозку, серця та будь-якої тканини, де білки агрегують з віком.

Але поки це не станеться, критична правда повинна залишатися на столі: краплі для очей від катаракти наразі є багатообіцяючою науковою мрією, яка зазнала невдачі при відтворенні на людських кришталиках, а не доступним лікуванням. У сфері обернення старіння, де маркетинг біжить далеко попереду доказів, здатність розрізняти ці дві речі є найкращим захистом читача. Багатообіцяюче відкриття, яке ще не доведене на людях, є саме тим, чим воно є: багатообіцяючим і ще не доведеним.

Посилання:
Nature 2015 - Lanosterol reverses protein aggregation in cataracts (Zhao et al.)
Indian Journal of Ophthalmology 2015 - Effect of lanosterol on human cataract nucleus (Shanmugam et al.)
Scientific Reports 2019 - Failure of Oxysterols Such as Lanosterol to Restore Lens Clarity from Cataracts (Daszynski et al.)
Science (AAAS) - Eye drops could dissolve cataracts (журналістський огляд)