Medlemmar av fakulteten för kemi vid Lomonosov Moscow State University har utvecklat nya medel i nanostorlek som kan användas som effektiva skydds- och motgiftsmodaliteter mot påverkan av neurotoxiska organofosforföreningar såsom bekämpningsmedel och kemiska krigföringsmedel. Forskningsresultaten publiceras i Journal of Controlled Release .

Utvecklingen av de första läkemedlen i nanostorlek startade för mer än 30 år sedan, och på 1990-talet, de första nanoläkemedlen för cancerbehandling kom in på marknaden. Dessa läkemedel var baserade på liposomer – sfäriska vesiklar gjorda av lipiddubbelskikt. Den nya tekniken, utvecklad av Kabanov och hans kollegor, använder ett enzym inkapslat i en biologiskt nedbrytbar polymerbeläggning baserad på en aminosyra (glutaminsyra).

Alexander Kabanov från Lomonosov Moscow State University, en av författarna, säger, "I slutet av 1980-talet, mitt team (på den tiden i Moskva) och japanska kollegor ledda av prof. Kazunori Kataoka från Tokyo började använda polymermiceller för leverans av små molekyler. Snart, nanomedicinfältet exploderade. För närvarande, hundratals laboratorier över hela världen arbetar inom detta område, tillämpa en mängd olika metoder för att skapa sådana medel i nanostorlek. Ett läkemedel baserat på polymera miceller, utvecklad av ett koreanskt företag Samyang Biopharm, godkändes för mänskligt bruk 2006."

Professor Kabanovs team, efter att ha flyttat till USA 1994, fokuserat på utveckling av polymermiceller, som kan inkludera biopolymerer på grund av elektrostatiska interaktioner. Initialt, kemister var intresserade av användningen av miceller för RNA- och DNA-leverans, men senare, forskare började aktivt använda denna metod för leverans av proteiner och enzymer till hjärnan och andra organ.

Alexander Kabanov säger, "Just då, Jag arbetade på University of Nebraska Medical Center, i Omaha, och senast 2010, vi hade många resultat på det här området. Det är därför, när min kollega från avdelningen för kemisk enzymologi vid Lomonosov Moscow State University, Prof. Natalia Klyachko, bad mig ansöka om ett megabidrag, forskningstemat för det nya laboratoriet var ganska uppenbart. Specifikt, att använda vår leveransmetod, som vi har kallat ett 'nanozym, "för medicinska tillämpningar."

Forskare tillsammans med gruppen enzymologer från Lomonosov Moscow State University under ledning av den biologiska forskaren Elena Efremenko, har valt organofosforhydrolas som ett av de levererade enzymerna. Organofosforhydrolas kan bryta ner giftiga bekämpningsmedel och kemiska krigföringsmedel. Dock, det har nackdelar. På grund av dess bakteriella ursprung, ett immunsvar observeras som ett resultat av dess leverans till däggdjur. Dessutom, organofosforhydrolas avlägsnas snabbt från kroppen. Kemister har löst detta problem med hjälp av ett "självmonterande" tillvägagångssätt. Inkluderandet av organofosforhydrolasenzymet i nanozympartiklar gör att immunsvaret blir svagare, och både lagringsstabiliteten för enzymet och dess livstid efter leverans till en organism ökar avsevärt. Råttexperiment har visat att nanozymet effektivt skyddar organismer mot dödliga doser av mycket giftiga bekämpningsmedel och till och med kemiska krigföringsmedel som VX-nervgas.

Alexander Kabanov säger, "Enkelheten i vårt tillvägagångssätt är mycket viktig. Du kan få ett organofosforhydrolas-nanozym genom att enkelt blanda vattenlösningar av anenzym och en säker biokompatibel polymer. Detta nanozymet är självmonterat via elektrostatisk interaktion mellan ett protein (enzym) och polymer."

Enligt forskaren, metodens enkelhet och tekniska effektivitet, tillsammans med de lovande resultaten av djurförsök, ge hopp om att denna modalitet skulle kunna bli framgångsrik i klinisk användning.