Ученые улучшили эффективность антиоксиданта для лечения воспалений глаз

Научная группа кафедры энзимологии химического факультета МГУ совместно с учеными биологического факультета МГУ, НМИЦ ГБ им. Гельмгольца, НИТУ «МИСиС» и Университета Северной Каролины представила эффективный способ терапии воспалительных заболеваний.

Доклинические испытания показали, что наночастицы на основе фермента супероксиддисмутазы лучше проникают во внутренние структуры глаза, гораздо дольше сохраняют активность и не обладают токсическим эффектом.

В современном мире много факторов, нарушающих баланс в организме человека. Сильнее всего на нас влияют неправильное питание, плохая экология и возрастные изменения. Вызванные ими химические процессы приводят к появлению в клетках организма свободных радикалов, что приводит к окислительному стрессу. Именно его называют основной причиной многих заболеваний, с которыми борются сегодня наука и медицина.

На помощь клеткам могут прийти антиоксиданты — вещества, замедляющие процесс окисления и образования радикалов. Одним из мощных антиоксидантов является фермент супероксиддисмутаза (SOD1). В последнее время с развитием технологий в области биологически активных добавок он стал известен даже тем, кто далек от науки. И это неслучайно, так как сейчас один из главных научных интересов — разработка лекарств против заболеваний, где окислительный стресс играет ключевую роль: гипоксия, атеросклероз, артериальная гипертензия, сахарный диабет, болезнь Альцгеймера и Паркинсона, ишемический инсульт, а также воспалительные заболевания глаз.

Научная группа кафедры энзимологии химического факультета МГУ совместно с учеными биологического факультета МГУ, НМИЦ ГБ им. Гельмгольца, НИТУ «МИСиС» и Университета Северной Каролины представила эффективный способ терапии воспалительных заболеваний.

Доклинические испытания показали, что наночастицы на основе фермента супероксиддисмутазы лучше проникают во внутренние структуры глаза, гораздо дольше сохраняют активность и не обладают токсическим эффектом.

В современном мире много факторов, нарушающих баланс в организме человека. Сильнее всего на нас влияют неправильное питание, плохая экология и возрастные изменения. Вызванные ими химические процессы приводят к появлению в клетках организма свободных радикалов, что приводит к окислительному стрессу. Именно его называют основной причиной многих заболеваний, с которыми борются сегодня наука и медицина.

На помощь клеткам могут прийти антиоксиданты — вещества, замедляющие процесс окисления и образования радикалов. Одним из мощных антиоксидантов является фермент супероксиддисмутаза (SOD1). В последнее время с развитием технологий в области биологически активных добавок он стал известен даже тем, кто далек от науки. И это неслучайно, так как сейчас один из главных научных интересов — разработка лекарств против заболеваний, где окислительный стресс играет ключевую роль: гипоксия, атеросклероз, артериальная гипертензия, сахарный диабет, болезнь Альцгеймера и Паркинсона, ишемический инсульт, а также воспалительные заболевания глаз.

Однако разработать препарат для офтальмологии оказалось не так-то просто: «Доставка лекарств во внутренние глазные структуры представляет собой серьезную проблему из-за их весьма ограниченной проницаемости. Кроме того, идет быстрая инактивация антиоксидантного фермента, это становится еще одним камнем преткновения при решении задачи», — объяснил один из авторов работы, аспирант химического факультета МГУ Александр Ванеев.

На помощь пришли полимеры: они стали основой полиионных контейнеров, в которые ученые могут поместить белки и ферменты. Так, важные для терапии вещества сохраняют каталитическую активность, обладают повышенной стабильностью, способны длительное время циркулировать в кровотоке и осуществлять адресную доставку лекарственных молекул. Технология разработана профессорами кафедры химической энзимологии химического факультета МГУ Натальей Клячко и Александром Кабановым.

«Мы адаптировали методику получения наночастиц SOD1 для использования в офтальмологической практике, — рассказал Александр Ванеев. — Для этого наша научная группа подобрала компоненты системы, наиболее приемлемые и безопасные для лечения глазных заболеваний. Наряду с этим мы существенно улучшили характеристики частиц, содержащих фермент — активность фермента, стабильность при хранении, распределение по размерам. Например, активность SOD1 в составе наночастиц оставалась практически неизменной в течение 60 дней при температуре 4°C, в то время как чистый фермент уже за 2 недели становится практически неактивным».

Также авторы работы показали эффективность полученных наночастиц при лечении воспалительных глазных заболеваний на примере увеита. И изучили, как проникают данные наночастицы во внутренние структуры глаза, что стало ключевым моментом во всем исследовании.

«Дело в том, что основная проблема применения немодифицированного фермента — его быстрое вымывание со слизистой оболочки глаза, что влияет на дальнейшее проникновение во внутренние структуры. Мы пометили препараты флуоресцентным красителем и сравнили степень проникновения SOD1 и Nano-SOD1. Оказалось, что наночастицы намного лучше и дольше удерживаются на поверхности роговицы глаза, активность фермента в их составе через 30 минут после введения была почти в 3 раза выше, чем у обычного SOD1. Стоит отметить также, что даже большие дозы препарата не оказывают ни аллергического ни токсического влияния на живые организмы. На данный момент наша разработка успешно прошла доклинические испытания. В дальнейшем мы предполагаем успешно завершить клиническую фазу и выйти на рынок глазных препаратов с эффективным противовоспалительным лекарственным средством», — добавил Ванеев.

Однако разработать препарат для офтальмологии оказалось не так-то просто: «Доставка лекарств во внутренние глазные структуры представляет собой серьезную проблему из-за их весьма ограниченной проницаемости. Кроме того, идет быстрая инактивация антиоксидантного фермента, это становится еще одним камнем преткновения при решении задачи», — объяснил один из авторов работы, аспирант химического факультета МГУ Александр Ванеев.

На помощь пришли полимеры: они стали основой полиионных контейнеров, в которые ученые могут поместить белки и ферменты. Так, важные для терапии вещества сохраняют каталитическую активность, обладают повышенной стабильностью, способны длительное время циркулировать в кровотоке и осуществлять адресную доставку лекарственных молекул. Технология разработана профессорами кафедры химической энзимологии химического факультета МГУ Натальей Клячко и Александром Кабановым.

«Мы адаптировали методику получения наночастиц SOD1 для использования в офтальмологической практике, — рассказал Александр Ванеев. — Для этого наша научная группа подобрала компоненты системы, наиболее приемлемые и безопасные для лечения глазных заболеваний. Наряду с этим мы существенно улучшили характеристики частиц, содержащих фермент — активность фермента, стабильность при хранении, распределение по размерам. Например, активность SOD1 в составе наночастиц оставалась практически неизменной в течение 60 дней при температуре 4°C, в то время как чистый фермент уже за 2 недели становится практически неактивным».

Также авторы работы показали эффективность полученных наночастиц при лечении воспалительных глазных заболеваний на примере увеита. И изучили, как проникают данные наночастицы во внутренние структуры глаза, что стало ключевым моментом во всем исследовании.

«Дело в том, что основная проблема применения немодифицированного фермента — его быстрое вымывание со слизистой оболочки глаза, что влияет на дальнейшее проникновение во внутренние структуры. Мы пометили препараты флуоресцентным красителем и сравнили степень проникновения SOD1 и Nano-SOD1. Оказалось, что наночастицы намного лучше и дольше удерживаются на поверхности роговицы глаза, активность фермента в их составе через 30 минут после введения была почти в 3 раза выше, чем у обычного SOD1. Стоит отметить также, что даже большие дозы препарата не оказывают ни аллергического ни токсического влияния на живые организмы. На данный момент наша разработка успешно прошла доклинические испытания. В дальнейшем мы предполагаем успешно завершить клиническую фазу и выйти на рынок глазных препаратов с эффективным противовоспалительным лекарственным средством», — добавил Ванеев.