Стабилизация фермента, который атакует слизь – мукус, с помощью поперечной сшивки позволит осуществлять пероральный прием этого препарата для борьбы с инфекциями в организме пациентов, страдающих от муковисцидоза.

Одной из наиболее распространенных оппортунистических инфекций для страдающих от муковисцидоза является Pseudomonas aeruginosa. Эти бактерии вырабатывают альгинат, полисахарид, который способствует существенному росту мукуса в легких и кишечнике. Помимо того, что рост мукуса отрицательно влияет на состояние пациентов, мукус существенно затрудняет доставку антибиотиков, в результате чего терапевты вынуждены применять все большие и большие дозы антибиотиков, что, в свою очередь способствует развитию резистентности к действию антибиотиков и повышению шанса проявления побочных эффектов.

Гильермо Кастро (Guillermo Castro) из Национального Университета Ла Плата (Аргентина) изучает доставку в организм лекарственных препаратов, прием которых по какой-то причине затруднен. В новой работе они решили исследовать доставку альгинатлиазы – фермента, который способствует деградации альгината и разрушению мукуса. Как поясняет Кастро, идея заключалась в том, чтобы «растворить» образующийся мукус, а действие фермента разрушающего эту субстанцию, способствует увеличению площади поверхности контакта антибиотика с бактерией, тем самым обеспечивая понижение количества назначаемых антибиотиков.

Поперечная сшивка альгинатлиазы в присутствии бычьего сывороточного альбумина стабилизирует фермент, не блокируя его активные центры.

Однако, альгинатлиаза, как и большинство других ферментов очень чувствительна к таким факторам окружающей среды, как концентрация соли, температура и значение рН, что приводит к большим проблемам при приеме этого препарата, в особенности – при пероральном приеме.

Для решения проблемы исследователи из группы Кастро решили использовать подход, основанный на агрегации ферментов за счет поперечной сшивки [cross-linking enzyme aggregation (CLEA)]. В соответствии с этим подходом альгинатлиазу высаждают из ее раствора и сшивают отдельные молекулы фермента действием глутарового альдегида. Проведя систематическое исследование, исследователи обнаружили, что инклюзия в продукт сшивки бычьего сывороточного альбумина и пектина с низкой степенью метоксилирования увеличивает активность иммобилизованного фермента, понижая вязкость раствора альгината на 25%, при этом сохраняя стабильность комплекса альгинатлиазы для перорального приема.

Рок Борштнар (Rok Borštnar), специалист по разработке новых лекарственных препаратов из Национального Химического Института Словении отмечает, что результаты новой работы имеют большое значение. Он добавляет, что поперечно сшитая альгинатлиаза не только продемонстрировала потенциал для лечения муковисцидоза с помощью перорального приема, но также может выступать в роли эффективного и привлекательного биокатализатора для широкого применения в промышленности.

В перспективе у исследователей из группы Кастро – изучение нового подхода на системах in vivo.