Биотехнологи Пермского Политеха создают эффективный антибиотик из крови человека
Ученые 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.
– 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, – рассказывает выпускница кафедры
«Химия и биотехнология» Пермского Политеха, кандидат фармацевтических наук
Татьяна Гришина.
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.
– 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, – поясняет научный руководитель разработчицы,
профессор кафедры «Химия и биотехнология» Пермского Политеха, доктор медицинских
наук Лариса Волкова.
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.