Исследователи из Университета Северной Каролины в Чапел Хилл (University of North Carolina at Chapel Hill, США) использовали экзосомы – крошечные пузырьки из протеинов и липидов, формируемые в клетках, – для преодолениягемато-энцефалического барьера и доставки антиоксиданта прямо в головной мозг для лечения болезни Паркинсона.

«Со стороны это выглядит, как спрей для носа», – говорит Елена Батракова (Elena Batrakova), работавшая над исследованием совместно с коллегами из Центра Нанотехнологий в Доставке Лекарств (Center for Nanotechnology in Drug Delivery) Школы Фармакологии при Университете Северной Каролины (UNC Eshelman School of Pharmacy).

Батракова и ее коллеги выделили экзосомы из клеток иммунной системы и успешно загрузили в них фермент каталазу – потенциальный антиоксидант, противодействующий губительному для нейронов воспалительному процессу, ответственному за развитие болезни Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваний. Результаты исследования опубликованы в Journal of Controlled Release.

Это первый случай, когда крупный белок с терапевтическим назначением, подобный каталазе, доставляется в головной мозг с использованием экзосом. Доставка лекарственных препаратов в мозг особенно сложна из-за наличия гемато-энцефалического барьера, изолирующего центральную нервную систему от кровеносной системы и обладающего избирательной проницаемостью.

Батракова и ее группа в фармацевтической школе выделила экзосомы из макрофагов – белых клеток крови, которые захватывают и переваривают чужеродные и токсичные для организма частицы. Экзосомы представляют собой крошечные сферы, формируемые мембранами клеток для перемещения химических сигналов. Инфекционные агенты, вызывающие, например, рак и СПИД, распространяются по организму путем захвата экзосом.

«Экзосомы, формируемые естественным образом, являются идеальным средством транспортировки белков и генетического материала, – говорит Батракова, – Каталаза – огромный фермент, ее невозможно самостоятельно доставить в головной мозг через гемато-энцефалический барьер. Мы использовали экзосомы лейкоцитов, которые невидимы для иммунной системы и легко взаимодействуют и сливаются с гемато-энцефалическим барьером, доставляя груз через него».

Каталаза противостоит действию свободных радикалов – вредоносных молекул, являющихся побочными продуктами клеточной активности, которые преобладают в очагах хронического воспаления.

«Каталаза – один из наиболее многообещающих антиоксидантов в природе. Одна молекула каталазы способна деактивировать около 1 млн. свободных радикалов в секунду, и она не останавливается, поскольку фермент не расходуется в ходе реакции. Ни одна лекарственная молекула не способна даже близко сравниться с этим ферментом в скорости или эффективности», – рассказывает Батракова.

Как правило, традиционные препараты, начиная с лекарств от простуды и до химиотерапевтических средств, представляют собой небольшие молекулы, состоящие из нескольких десятков атомов. Современные биофармпрепараты, или биолоджики, – белки, вырабатываемые живыми клетками. Такие ферменты, как каталаза, в десятки тысяч раз крупнее небольших молекул, используемых в качестве стандартных препаратов.

Целью работы Батраковой является разработка персонализированных препаратов путем загрузки белков в экзосомы, полученные из лейкоцитов пациента. Такая форма медикамента не будет распознаваться иммунной системой пациента, работающей против неизвестных белков, а также многих синтетических способов доставки.

Исследователи из Университета Северной Каролины в Чапел Хилл показали, что экзосомы, нагруженные каталазой (красного цвета на фото), эффективно взаимодействуют с нейронами (черного цвета), защищая их от болезни Паркинсона. (фото: Elena Batrakova/UNC Eshelman School of Pharmacy)

Ссылка: http://cbio.ru/page/43/id/5714/