Ученые Пермского Политеха создают эффективный антибиотик из крови человека
Биотехнологи Пермского Политеха получили белково-пептидную субстанцию с повышенным антибактериальным и противовирусным эффектом. Ее впервые синтезировали из лейкоцитов человека по уникальной технологии. Исследователи уже оценили фармакологическую активность субстанции и провели доклинические исследования ее безопасности в отношении клеток животных и человека. Они определили условия, которые позволяют добиться наибольшей эффективности вещества. Разработка может стать основой для создания препаратов широкого спектра действия, которые не вызывают устойчивости у бактерий.
В исследовании также приняли участие ученые ПГМУ им. акад. Е.А. Вагнера и ПГФА. Разработчики уже запатентовали технологию, результаты работы опубликовали в журнале «Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии».
По словам ученых, сейчас для создания белково-пептидных субстанций используют лейкоциты млекопитающих: собак, коз, обезьян, лосей. На их основе получают препараты с антибактериальным и иммуномодулирующим эффектом. Извлеченные из белых кровяных телец белки обрабатывают с помощью лиофилизации — специального способа, который позволяет надолго сохранить их свойства и повысить устойчивость к негативным факторам окружающей среды.
Выпускница кафедры «Химия и биотехнология» Пермского Политеха, кандидат фармацевтических наук Татьяна Гришина рассказывает:
"Пептиды извлекают из лейкоцитарных клеток при низких значениях рН и обеззараживают при пониженных температурах. Далее материал подвергают ультрафильтрации, чтобы выделить низкомолекулярную белковую фракцию, а затем концентрируют и обессоливают. Для получения частиц с антимикробным эффектом проводят очистку с помощью обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии. Нам впервые удалось получить биологически активную субстанцию пептидов из крови человека, используя ультразвуковую обработку. Регулируя условия ультразвукового воздействия: меняя частоту, мощность и время, мы получили продукт с необходимыми свойствами."
Технологический алгоритм, который разработали пермские ученые, позволил получить субстанцию с повышенной биологической активностью. Они выяснили, что продуктивность лейкоцитов зависит от способа забора крови и контейнеров для ее хранения. Ученые предложили использовать для этого метод цитафереза. Соблюдение при культивации необходимой концентрации белых кровяных телец и скорости перемешивания также повысило эффективность продукта. Методы математического планирования помогли оптимизировать условия проведения ультразвуковой обработки.
Ученые определили антибактериальную и противовирусную активность субстанции. Она оказывает антимикробное действие на грамположительные и грамотрицательные микроорганизмы: в отношении первых активность была в 9 раз выше. Кроме того, вещество обладает умеренным противовирусным действием — от 85 до 165 МЕ.
Научный руководитель разработчицы, профессор кафедры «Химия и биотехнология» Пермского Политеха, доктор медицинских наук Лариса Волкова поясняет:
"По мере появления новых классов антибиотиков развиваются и механизмы «сопротивления» микроорганизмов. Сегодня большинство из них действует только на грамположительные бактерии. Эту проблему может решить создание препаратов, которые не вызывают устойчивости у бактерий. В частности, одними из них становятся антимикробные пептиды, которые содержатся в нейтрофилах человека и животных. Это важные факторы системы врожденного иммунитета, которые обеспечивают защиту от инфекций."
Биотехнологи уже оценили безопасность новой субстанции в отношении клеток тканей на этапе доклинического изучения. Для этого они использовали эпителиоподобные клетки почки эмбриона свиньи. Добавление образцов в среду для культивирования клеток благоприятно повлияло на их рост. Ученые также оценили «в пробирке» токсическое действие вещества на опухолевые клетки, полученные от людей с колоректальной карциномой и меланомой. Эксперимент не выявил негативного воздействия на клетки. Токсичность вещества исследователи изучили на экспериментальных животных и выяснили, что оно малотоксично по классификации ГОСТ.