Нанотела из лам могут стать основой для тканеспецифичных лекарств для человека

В экспериментах на клетках и тканях мышей и человека, которые исследователи из Johns Hopkins Medicine называют «доказательством концепции», были созданы крошечные белки — нанотела, полученные из антител лам. Они потенциально могут использоваться для доставки целевых лекарств к мышечным клеткам человека. Ученые считают, что возможность более точного нацеливания на такие ткани может продвинуть поиск более безопасных и эффективных способов облегчения боли во время операции, лечения нарушений сердечного ритма и контроля судорог.

Результаты экспериментов опубликованы 21 февраля в Journal of Biological Chemistry.

Нанотела — это уменьшенные версии белков-антител, которые маркируют потенциальные патогены для уничтожения иммунной системой. Ученые не знают, почему они существуют только у некоторых видов, таких как верблюдовые и акулы, но с момента их открытия в 1980-х годах исследователи изучали их для использования в качестве научного инструмента и системы доставки противоопухолевых препаратов с переменным успехом.

Зная об этих экспериментах, исследователи из Johns Hopkins предположили, что нанотела могут быть полезны как инструмент для связывания с натриевыми каналами клетки, которые действуют как своего рода переключатель, проводящий химические сигналы для включения или выключения мышечных клеток.

В организме человека существует девять разновидностей таких переключателей, каждый специфичен для определенного типа ткани, например, мышц или нервов. Поскольку белки каналов отличаются друг от друга лишь незначительно, большинство лекарств не могут их различить, что создает угрозу безопасности при использовании таких препаратов, как анестетики. Существующие лекарства, по словам исследователей, блокируют боль и успокаивают пациента, выключая натриевые каналы в нервах и скелетных мышцах, но также могут опасно снижать частоту сердечных сокращений и нарушать сердечный ритм.

Другие исследования, как отмечают ученые, действительно показали, что нанотела можно использовать для переноса полезного груза. Эта способность может продвинуть усилия по доставке лекарств к специфичным натриевым каналам, устраняя такие побочные эффекты.

«Вот почему клиницисты и фармацевтические компании заинтересованы в поиске лекарств, которые могут модулировать эти каналы — либо включать, либо выключать — избирательно», — говорит Сандра Габелли, доктор философии, доцент медицины в Медицинской школе Университета Джонса Хопкинса.

Габелли поняла, что малый размер нанотел может позволить им связываться с областями, недоступными для более крупных молекул, таких как обычные антитела, часто используемые для аналогичных целей.

В своих экспериментах по доказательству концепции команда Габелли просканировала очень большую библиотеку из 10 миллионов нанотел, чтобы разработать их в качестве биологических препаратов, которые потенциально могли бы различать натриевые каналы в мышцах и нервах.

В сотрудничестве с Ману Бен-Джохи из Колумбийского университета исследователи присоединили к нанотелам флуоресцентную «репортерную» молекулу, которая светится при взаимодействии с натриевым каналом. Наблюдая за свечением, исследователи обнаружили, что два нанотела, Nb17 и Nb82, связываются с натриевыми каналами, специфичными для скелетных мышц и сердечной мышцы.

Исследователи также проверили стабильность нанотел при разных температурах — ключевой фактор при разработке и доставке лекарств в клиники. Команда обнаружила, что нанотела Nb17 и Nb82 были устойчивы к температурам до 168,8 и 150,8 градусов по Фаренгейту соответственно, что указывает на их стабильность при хранении в обычных условиях.

В дальнейшем исследователи планируют визуализировать структуру комплекса нанотела со связанным натриевым каналом, чтобы лучше понять механизм этого взаимодействия.