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».
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
«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.
