В МГУ создали основу для антидота против химоружия и пестицидов
Сотрудники химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова разработали основу для новых наноразмерных препаратов, нанозимов, которые могут быть использованы в качестве эффективных защитных средств от воздействия нейротоксичных фосфорорганических соединений: пестицидов и боевых отравляющих веществ, таких в частности как VX, которым отравили брата северокорейского лидера Ким Чен Нама. Результаты исследования химиков в журнале Journal of Controlled Release
Группа ученых химического факультета МГУ под руководством профессора Александра Кабанова в рамках мегагранта сконцентрировала свои исследования на адресной доставке в организм ферментов, способных разрушать токсичные фосфорорганические соединения, с помощью нанозимов.
Разработка первых наноразмерных препаратов началась более 30 лет назад, и уже в 90-е годы на рынке появились первые нанопрепараты для лечения рака. Первые такие нанозимы были основаны на липосомах - сферических полых включениях, имеющих один или несколько липидных бислоев. Основу разработанных химиками МГУ нанозимов составляет химически модифированный синтезированный в МГУ фермент и биоразлагаемый полимер на основе одной из аминокислот (глутаминовая кислота).
«В конце 80-х моя группа (тогда в Москве) и независимо коллеги в Японии под руководством профессора Казунори Катаоки из Университета Токио стали использовать полимерные мицеллы для доставки маленьких молекул. В 2006 году лекарство на основе полимерных мицелл, разработанное корейской компанией Самьянг, было разрешено к использованию. К этому времени область наномедицины, что называется, взорвалась. В настоящее время буквально сотни лабораторий по всему миру работают в этой области, применяя самые различные подходы для создания подобных наноразмерных препаратов», - рассказывает один из авторов публикации, профессор кафедры химической энзимологии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, доктор химических наук Александр Кабанов.
Группа профессора Кабанова, переехавшая в США в 1994 году, сосредоточилась на создании полимерных мицелл, которые могли бы включать в себя биополимеры за счет электростатических взаимодействий. Изначально химиков интересовало использование мицелл для доставки РНК и ДНК, позднее ученые активно занялись использованием этого подхода для доставки белков, в частности ферментов, в мозг.
«Я тогда работал в Медицинском центре Университета Небраски в Омахе (США), и к 2010 году у нас уже был очень большой задел в этом направлении. Поэтому, когда моя коллега с кафедры химической энзимологии МГУ, профессор Наталья Клячко, предложила мне подать заявку на первый конкурс мегагрантов, направление исследований новой лаборатории было на поверхности: использовать наш принцип доставки, который мы назвали "нанозим", для "улучшения" ферментов, разработанных коллегами в МГУ с целью их дальнейшего медицинского применения», - поясняет Александр Кабанов.
В качестве доставляемого фермента ученые вместе с группой энзимологов МГУ под руководством доктора химических наук. Елены Ефременко выбрали органофосфатгидролазу, которая может расщеплять токсичные пестициды и боевые отравляющие вещества. Однако ее недостатком является бактериальное происхождение и, как следствие, иммунный ответ при введении в организм млекопитающих, а также малая стабильность и быстрое выведение из организма. Химики решили эту проблему, применив «сборочный» подход: в результате включения фермента органофосфатгидролазы в нанозим снижается иммунный ответ, существенно увеличивается стабильность фермента при хранении и увеличивается время его жизни после введения в организм. В экспериментах на крысах, описание которых были опубликованы в научной , было доказано, что препарат эффективно защищает организм от летальных доз высокотоксичных пестицидов и даже боевого отравляющего вещества, например .
«Очень важным является простота нашего подхода: нанозим органофосфатгидролазы получается простым смешением водных растворов высокоочищенного фермента и безопасного биосовместимого полимера. Этот нанозим самособирается за счет электростатических взаимодействий между белком (ферментом) и полимером», - резюмирует Александр Кабанов.
По словам ученого, простота и технологичность подхода в сочетании с полученными результатами на животных дают надежду на то, что этот препарат может быть успешным и в клиническом применении.