Антидот из наночастиц
Ещё один шаг к созданию универсального противоядия
Юлия Коровски, XX2 век
Разные виды змей выделяют разные токсины. Это значит, что покусанному гражданину нужен не любой, а строго определённый антидот, и как можно скорее. Учёные из Калифорнийского университета в Ирвайне (University of California, Irvine) создали наночастицы, которые связывают не один, а сразу несколько распространённых животных токсинов (O’Brien et al., Engineering the Protein Corona of a Synthetic Polymer Nanoparticle for Broad-Spectrum Sequestration and Neutralization of Venomous Biomacromolecules). Возможно, когда-нибудь эта технология позволит разработать универсальное противоядие.
Ежегодно ядовитые змеи кусают около 4,5 миллионов человек, в основном, в Африке и Азии. Почти 3 миллиона из них страдают от серьёзных последствий, более 100 000 человек умирает. Большинство эпизодов змеиных укусов происходят в сельской местности, где больницы не укомплектованы необходимыми противоядиями, и пострадавшие нередко получают не те препараты.
Производство антидотов – сложный процесс. Сначала животному – часто в этой роли выступает лошадь – вкалывают небольшие дозы разбавленного змеиного яда. Иммунная система особи начинает вырабатывать антитела, способные связываться с токсинами и блокировать их активность. Тогда у животного берут кровь, выделяют из неё антитела и готовят из них лекарство. У этого метода есть существенные недостатки. Во-первых, производство противоядий на основе антител требует больших временных и финансовых затрат и не очень выгодно фармацевтическим компаниям, что приводит к дефициту препаратов. Во-вторых, противоядия необходимо хранить в холодильниках, а это значит, что их сложнее доставить в развивающиеся страны – туда, где они больше всего нужны.
Для решения этих проблем химик Кен Шей (Ken Shea) и его коллеги обратились за помощью к нанотехнологиям. В ходе предыдущих исследований они получили наночастицы, которые связывают и удаляют из крови мелиттин – один из компонентов пчелиного яда. Теперь они задались целью нейтрализовать не одно, а сразу несколько токсичных веществ. Новая работа посвящена семейству ферментов под названием фосфолипаза A2 (phospholipase A2, PLA2). Змеи выделяют сотни разных вариантов фосфолипаз A2 – от малотоксичных до крайне ядовитых. Как правило, они встраиваются в липидные мембраны клеток. Учёные предположили, что наночастицы из «липидообразных» молекул, похожих на те, которые, что содержатся в клеточных оболочках, смогут связывать целый ряд ферментов PLA2.
Однако они синтезировали не один вид наночастиц, а множество частиц гидрогеля, состоящих из углеродного остова и распределённых случайных образом боковых цепей. Наночастицы с разными химическими свойствами подвергали инкубации в присутствии сыворотки крови и ядов, а затем изолировали те из них, которые связывались с фосфолипазами A2 лучше всего. После нескольких этапов такой химической оптимизации исследователи получили наночастицы, которые нейтрализуют разные виды токсинов PLA2. Эту технику они назвали «методом направленной синтетической эволюции».
Шей отмечает, что хотя ему и его коллегам ещё предстоит уточнить результаты, лабораторные испытания показывают, что им удастся добиться же такого сильного связывания с PLA2, как и в случае с мелиттином. Эксперименты на животных начнутся в следующем месяце. Если они окажутся успешными, учёные займутся разработкой наночастиц, которые нейтрализуют другие распространённые яды. «В конечном итоге мы хотели бы получить смесь из трёх-четырёх видов наночастиц, нейтрализующих основные белковые токсины», – говорит Шей. Такие синтетические «коктейли» будут стоить дешевле, а кроме того, их не нужно будет хранить в холодильнике.
«Этот подход к лечению змеиных укусов кажется многообещающим, – говорит Стивен Маккесси (Stephen Mackessy), специалист по змеям из Университета Северного Колорадо (University of Northern Colorado), не принимавший участия в исследовании. – Если они смогут создать группу частиц, специфически связывающих основные токсины, этот подход будет обладать большой терапевтической ценностью».
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
22.12.2016