Химики МГУ создали основу для защиты от пестицидов и боевых отравляющих веществ

Сотрудники химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, под руководством профессора Александра Кабанова, 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. Результаты исследования химиков опубликованы в журнале Journal of Controlled Release.
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.
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 статье, было доказано, что препарат эффективно защищает организм от летальных доз высокотоксичных пестицидов и даже боевого отравляющего вещества, например VX-газа.
«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.
В работе приняли участие сотрудники химического факультета МГУ, а также ученые из 27-ого Центрального научно-исследовательского института Министерства обороны Российской Федерации и Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл, США.