Том 15, № 1 (2023)

В обзоре рассматривается решение проблемы низкой эффективности нанотерапевтических препаратов путем создания альтернативных биомедицинских наносистем – роботизированных наноустройств, обладающих не только инкапсулирующими свойствами, но и способных выполнять различные биомедицинские функции, такие, как прецизионная хирургия, детектирование, визуализация и биозондирование, адресная доставка, а также нейтрализация эндогенных токсинов и ксенобиотиков. Наноустройства обеспечивают удаление токсикантов из биологических тканей с помощью как пустых, так и загруженных химическими веществами и/или ферментами наноносителей. Этот подход противоположен стратегии создания систем доставки, сосредоточенной на инкапсулировании лекарств и их обязательному высвобождению под действием внешних факторов. В обзоре представлен широкий спектр наноустройств, предназначенных для детоксикации, а именно, по виду отравлений и методам их лечения (неспецифические антидоты, нанодиализные системы), типу материала и токсикантов. Заключительная часть обзора посвящена зарождающейся области исследований – ферментным наносистемам, обеспечивающим быструю и эффективную нейтрализацию токсинов in vivo.

Аутоиммунная пузырчатка – тяжелое социально значимое заболевание, обусловленное появлением антител к десмоглеину 3-го типа. Пузырчатка встречается преимущественно у пациентов старше 18 лет, а летальность при этом заболевании может достигать 50% в зависимости от возраста пациента и ряда других факторов. На сегодняшний день отсутствует высокоселективная или персонализированная терапия пузырчатки. Одним из известных средств терапии пузырчатки является ритуксимаб – анти-CD20-антитело, которое приводит к истощению В-лимфоцитов в периферической крови. Для селективной элиминации B-лимфоцитов у пациентов с пузырчаткой целесообразно использовать специфические иммунолиганды, выбор которых основан на определении уровня аутоантител к различным фрагментам десмоглеина. В представленной работе установлено, что доля аутореактивных B-клеток у пациентов с диагностированной пузырчаткой составляет 0.09–0.16%, обнаружена положительная корреляция между уровнем антител к различным фрагментам десмоглеина и количеством аутореактивных B-клеток.

Каталепсия – это особое состояние организма, сопровождающее тяжелые нейропсихические патологии, включая шизофрению, депрессивные расстройства, болезнь Паркинсона. У некоторых линий мышей каталепсия может быть вызвана зажиманием кожи загривка. Ранее методом анализа сцепления участок 105–115 млн п.н. на хромосоме 13 был определен как главный локус наследственной щипковой каталепсии у мышей. С целью поиска вероятных генов-кандидатов каталепсии мы провели полногеномное секвенирование мышей из линий, склонных и устойчивых к щипковой каталепсии. Нами установлено, что главный локус каталепсии ограничен участком 103.92–106.16 млн п.н. Гомологичный локус в геноме человека расположен на хромосоме 5 и содержит генетические и эпигенетические маркеры, ассоциированные с шизофренией. Кроме того, нами выявлен миссенс-вариант в гене Nln у мышей из линий, склонных к каталепсии. Nln кодирует фермент нейролизин, участвующий в расщеплении нейротензина – пептида, индуцирующего эпилепсию у мышей. Полученные данные указывают на Nln как на наиболее вероятный ген-кандидат, связанный со щипковой каталепсией у мышей, и на общие механизмы развития каталепсии у мышей и нейропсихических патологий у человека.

Глутаматные рецепторы NMDA-подтипа играют важную роль в ноцицепции в норме и при патологии. На периферии они могут взаимодействовать с ионными каналами TRPV1, блокада которых приводит к снижению вызванной NMDA гипералгезии, а антагонисты NMDA-рецепторов подавляют болевую реакцию при введении капсаицина, агониста TRPV1. Ионные каналы TRPV1 и NMDA-рецепторы способны функционально взаимодействовать на периферии, поэтому интерес представляет изучение возможности их взаимодействия на уровне ЦНС, чему и посвящена данная работа. Установлено, что в тесте отдергивания хвоста у мышей, воспроизводящем спинальный флексорный рефлекс, капсаицин при однократном его подкожном введении в дозе 1 мг/кг повышает порог болевой чувствительности к тепловому раздражителю, что объясняется его способностью вызывать длительную десенситизацию ноцицепторов. Превентивно введенные неконкурентные антагонисты NMDA-рецепторов (высокоаффинный MK-801, 20 мкг/кг и 0.5 мг/кг подкожно; низкоаффинный гимантан, 40 мг/кг внутрибрюшинно), как и селективный антагонист TRPV1 BCTC (20 мг/кг внутрибрюшинно), препятствуют вызываемому капсаицином повышению порога болевой чувствительности. Введение капсаицина (однократно подкожно в дозе 1 мг/кг) приводит к кратковременной гипотермии у мышей, механизм которой объясняется запускаемыми гипоталамусом вегетативными реакциями. Этот эффект предупреждает введение BCTC, но не неконкурентных антагонистов NMDA-рецепторов.

Изменение структуры N-ацильной группы в производных аминокислот существенным образом влияет как на узнавание, так и на активность пенициллинацилаз в этом ряду субстратов. Тем не менее, как пенициллинацилаза из Alcaligenes faecalis, так и пенициллинацилаза из Escherichia coli способны снимать N-бензилоксикарбонильную защитную группу c производных аминокислот в мягких условиях без использования токсичных реагентов и могут быть использованы в органическом синтезе.

Бактериальные инфекции, возбудители которых обладают множественной лекарственной устойчивостью, представляют серьезную проблему современной медицины, поэтому поиск и создание новых антибиотиков считаются одной из важнейших задач здравоохранения. Особый интерес вызывают антибиотики на основе антимикробных пептидов (АМП) ввиду своей генетически-кодируемой природы. Отдельным преимуществом большинства АМП является прямой механизм их действия, обусловленный мембранолитическими свойствами. Низкая скорость формирования антибиотикорезистентности, связанная с механизмом действия АМП, делает перспективными разработки в данной области. Рекомбинантные технологии позволяют получать генетически программируемые продуценты АМП для масштабной наработки рекомбинантных АМП (рАМП), а также направленного создания агентов биоконтроля. В данной работе метилотрофные дрожжи Pichia pastoris были генетически модифицированы для секретируемой продукции рАМП. Показано, что конститутивная экспрессия нуклеотидной последовательности, кодирующей зрелый АМП протегрин-1, позволяет получить штамм дрожжей, эффективно ингибирующий рост грамположительных и грамотрицательных бактерий-мишеней. Антимикробный эффект наблюдался также на уровне микрокультуры при коинкапсуляции дрожжевого продуцента и репортерной бактерии в каплях микрофлюидной двойной эмульсии. Полученные результаты показывают перспективность использования разработанной системы гетерологической продукции АМП для создания эффективных агентов биоконтроля, а также скрининга антимикробной активности с применением ультравысокопроизводительных технологий.

На сегодняшний день существует несколько различных методов подготовки ДНК-библиотек для палеогенетических исследований. Однако химические реакции, лежащие в основе каждого из них, способны повлиять на нуклеотидную последовательность библиотек древней ДНК (дДНК) и внести изменения в результаты статистического анализа. Нами проведено сравнение результатов секвенирования библиотек дДНК образца эпохи бронзы из погребений кавказского могильника Клады. Библиотеки были приготовлены с применением трех различных подходов: метода дробовика (shotgun sequencing), отбора целевых районов генома и отбора целевых районов генома с предварительной обработкой ДНК смесью урацил-ДНК-гликозилазы (UDG) и эндонуклеазы VIII. Проанализировано влияние этих подходов на результаты вторичного статистического анализа данных, а именно F4-статистики, ADMIXTURE и метода главных компонент (PCA). Показано, что при приготовлении геномных библиотек без использования урацил-ДНК-гликозилазы возможно искажение результатов статистической обработки, связанное с посмертными химическими модификациями дДНК. Эти искажения можно нивелировать путем анализа только однонуклеотидных полиморфизмов генома, вызванных трансверсиями.