Ученые из международного научного коллектива Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», МГУ имени Ломоносова и Университета Северной Каролины (город Чапел-Хилл, США) разработали терапевтический комплекс на основе многослойных полимерных наноструктур антиоксидантного фермента супероксиддисмутазы. Конечный продукт представляет собой уникальную пористую полимерную капсулу, способную пропускать внутрь свободные радикалы и нейтрализовать их по принципу «многоразовой ловушки».
Новое вещество может использоваться для эффективной реабилитации после острых травм спинного мозга, инсультов и инфарктов. Результаты исследования опубликованы в журнале «Journal of Controlled Release», передает РИА Новости.
От удара (в случае травмы позвоночника), разрыва сосуда (в случае инсульта) или при некрозе (инфаркт) прекращение тока крови при спазме артерий или их закупорке в ближайших тканях органа приводит к гипоксии – патологическому процессу, связанному с нехваткой кислорода. Этот фактор блокирует конечное звено дыхательной цепи в клетках и является причиной избыточного образования так называемых свободных радикалов (активных форм кислорода). Они, в свою очередь, оказывают разрушительное влияние на клеточные мембраны и запускают цепь реакций, ведущих к повреждениям и смерти клеток и тканей. Эти осложнения приводят к дополнительному повреждению спинного мозга и смерти нейронов, усугубляя клиническую картину.
Эффективным естественным поглотителем свободных радикалов является особый фермент-антиоксидант – супероксиддисмутаза (SOD1). Оперативная доставка вещества к поврежденному органу может смягчить окислительный стресс на фоне избытка свободных радикалов и купировать процесс разрушения тканей. Однако, значительной проблемой является неустойчивость фермента в кровотоке при внутривенном введении пациенту: он быстро разрушается, не успевая провести свою работу по нейтрализации свободных радикалов.
«С целью создать устойчивый терапевтический комплекс на основе SOD1 мы разработали каталитически активные наноформы супероксиддисмутазы, так называемые «нанозимы», – рассказывает один из соавторов разработки, заведующий лабораторией «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Максим Абакумов. – В частности, мы первыми в мире получили химически «сшитый» многослойный полиионный комплекс SOD1, куда дополнительно впервые было введено поверхностное покрытие из блок-сополимера и ПЭГ-полиглутаминовой кислоты».
В результате была получена пористая полимерная капсула (размером примерно 40-50 нанометров) с молекулой фермента. Эта капсула работает как многоразовая ловушка, пропуская внутрь свободные радикалы и нейтрализуя их там.
«Нами были разработаны нанозимы с высокой ферментативной активностью и способностью сохранять и защищать SOD1 в физиологических условиях, которые увеличивают время циркуляции активного SOD1 в крови по сравнению со свободными молекулами SOD1. Период полувыведения вещества составлял 60 против 6 минут», — добавил Максим Абакумов.
В ходе экспериментальных испытаний вещества научный коллектив под руководством профессора Университета Северной Каролины Александра Кабанова получил обнадеживающие лабораторные результаты. Однократная внутривенная инъекция нанозимов, содержащая 5000 условных единиц SOD1 на 1 кг веса, улучшила восстановление двигательных функций у крыс с умеренной травмой спинного мозга. Кроме того, наблюдалось снижение отечности, сжатие спинного мозга и образование посттравматических кист.
Таким образом, успешное тестирование модели нанозимов фермента SOD1 на грызунах доказало перспективность вещества для удаления свободных радикалов, уменьшения воспаления и отека, а также и ускорения реабилитации после травмы спинного мозга, инсульта и инфаркта. В ближайшее время коллектив планирует перейти к доклиническим испытаниям.
Подписывайтесь на канал «Хвилі» в Telegram, страницу «Хвилі» в Facebook
