Международный научный коллектив разработал инновационный терапевтический комплекс на основе многослойных полимерных наноструктур антиоксидантного фермента супероксиддисмутазы. Новое вещество может использоваться для эффективной реабилитации после острых травм спинного мозга, инсультов и инфарктов.
Одной из самых разрушительных форм травм человеческого организма является травма спинного мозга, которая является серьезной клинической проблемой во всем мире. Помимо непосредственного поражения нервных волокон опасны и вторичные процессы, связанные с начальным повреждением, — перепроизводство свободных радикалов (активных форм кислорода) и развивающееся воспаление.
При ударе в случае с травмой позвоночника, или разрыве сосуда в случае инсульта (прекращение тока крови при спазме артерий или их закупорке при инфаркте) в ближайших тканях органа возникает гипоксия — патологический процесс, связанный с нехваткой кислорода. Это блокирует конечное звено дыхательной цепи в клетках и является причиной избыточного образования свободных радикалов. 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.
«Международной группе исследователей из университетов России и США, в состав которой вошел заведующий лабораторией „Биомедицинские наноматериалы“ НИТУ „МИСиС“, к.х.н Максим Абакумов, удалось найти решение проблемы патологического образования свободных радикалов в случае острой травмы позвоночника или инсульта. Инновационной терапевтический комплекс на основе синтезированных наночастиц-антиоксидантов поможет создать эффективную систему реабилитации. Результаты работы научной группы опубликованы в Journal of Controlled Release», — рассказала ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова.
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“, — говорит один из авторов разработки, заведующий лабораторией „Биомедицинские наноматериалы“ НИТУ „МИСиС“, к.х.н Максим Абакумов. — В частности, мы впервые в мире получили химически „сшитый“ многослойный полиионный комплекс SOD1, в который впервые дополнительно было введено поверхностное покрытие из блок-сополимера и ПЭГ-полиглутаминовой кислоты».
Эта уникальная пористая полимерная капсула с молекулой фермента внутри имеет размер примерно в
«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 мин», — добавляет Максим Абакумов.
В ходе экспериментальных испытаний вещества научный коллектив под под руководством профессора Университета Северной Каролины д.х.н Александра Кабанова получил следующие лабораторные результаты: однократная внутривенная инъекция нанозимов, содержащая 5000 у.е. SOD1 на 1 кг веса, улучшила восстановление локомоторных (двигательных) функций у крыс с умеренной травмой спинного мозга, а также снижение отечности, сопутствующее 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 завершить доклинические испытания.
