Препарат «все включено», созданный в СПбГУ, поможет в лечении нейродегенеративных заболеваний

Ученые Санкт‑Петербургского университета предложили гибридное соединение, которое активируется лазерным облучением и  подавляет работу белка, участвующего в  развитии многих нейродегенеративных заболеваний, на  71  % лучше, чем  предшественники. При этом авторы отметили достаточно сильную разницу в  характере люминесценции для  необлученных и  лазерно‑облученных гибридов, благодаря  чему  специалисты смогут контролировать активность этих  соединений в  организме человека. Кроме того,  расположение предложенных гибридов можно легко обнаруживать в  организме благодаря их  люминесценции.

Фотофармакология — это новый подход в медицине, в котором биологическая активность веществ контролируется светом. Так, с помощью светового луча исследователи запускают или останавливают работу фотофармакологического средства. На данный момент такие препараты состоят из двух компонентов — фармакофора, то есть самого действующего вещества, например антибиотика, и фотопереключателя. Под действием света фотопереключатель меняет свою форму и оптические свойства, а фармакофор, прикрепленный к нему, взаимодействует уже непосредственно с биологической мишенью. Однако препараты, в состав которых входят формакофоры в тесной связи с фотопереключателями, оказываются гораздо менее эффективными, чем действующие вещества в чистом виде. Поэтому исследователи пытаются разработать соединения, обладающие одновременно и высокой биологической активностью, и способностью изменять свои функции после облучения светом.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Nanomaterials.

Ученые из  Санкт‑Петербургского государственного университета (Санкт‑Петербург) разработали вещество, биологической активностью которого можно управлять с помощью света и распределение которого в организме возможно будет легко отслеживать. В основе препарата лежит гибридный наноматериал, объединяющий фосфонат и углеродные квантовые точки. Фосфонат — это биоактивное вещество, реагирующее на свет и подавляющее активность бутирилхолинэстеразы (BChE). Повышенная концентрация этого фермента может привести к развитию болезни Альцгеймера, кроме того, BChE связана с различными кожными заболеваниями. Углеродные квантовые точки — это биосовместимые углеродные наночастицы, размером в миллион раз меньше сантиметра, которые способны интенсивно светиться. Именно благодаря им возможно отслеживать перемещение и метаболизм гибридных соединений.

Исследователи проверили, как гибрид реагирует на лазерное ультрафиолетовое излучение. Биоактивность полученного вещества после облучения увеличивалась с 38 % практически до 100 %. Для сравнения: чистый необлученный фосфонат подавлял активность фермента только на 29 %. Таким образом, авторы получили соединение, которое до и после лазерного облучения подавляло активность фермента с разной эффективностью. Кроме того, гибрид сохранил способность фосфонатов активироваться под действием света, что может упростить его применение в медицинской практике. Также, используя сложную биологическую матрицу — срез куриной грудки, ученые показали, что облученный и необлученный гибрид светится разным цветом и с разной яркостью, а люминесценция затухает с разной скоростью. Таким образом, по кинетике люминесценции можно оценивать биологическую активность полученных соединений.

Такой результат потенциально позволит исследователям отслеживать соотношение между облученным и необлученным гибридом в организме человека, а следовательно, контролировать активность препарата и его локализацию в тканях пациента.

«Ранее мы продемонстрировали фотопереключаемые и биоактивные соединения. То, что теперь нам удалось объединить такие вещества с биосовместимыми и люминесцирующими углеродными точками и при этом не только сохранить, но и приумножить свойства полученных гибридов, — большой шаг вперед, важный для фотофармакологии. Мы называем полученные гибриды "все включено", поскольку они обеспечивают одновременно наличие четырех важных функций: биоактивности — ингибирования BChE, фотопереключения, люминесценции, индикации состояния биоактивности», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Алина Маньшина, доктор химических наук, профессор кафедры лазерной химии и лазерного материаловедения СПбГУ.

Также в исследовании приняли участие ученые из  Центра экологической безопасности Федерального исследовательского центра РАН (Санкт‑Петербург), Санкт‑Петербургского государственного технологического института (Санкт‑Петербург) и  Института ядерной физики имени Д. В. Скобельцына Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва).

Санкт‑Петербургский государственный университет — первый университет России был основан 28 января (8 февраля) 1724 года, когда Петр I издал указ об учреждении Университета и Российской академии наук. Сегодня СПбГУ — научный, образовательный и культурный центр мирового уровня. В 2024 году Санкт‑Петербургский университет отметит свой 300‑летний юбилей.

План мероприятий в рамках празднования юбилея Университета был утвержден на заседании оргкомитета по празднованию 300‑летия СПбГУ, которое провел заместитель председателя Правительства РФ Дмитрий Чернышенко. Среди таких мероприятий — присвоение малой планете имени в честь СПбГУ , выпуск банковских карт со специальным дизайном, создание почтовых марок , посвященных истории первого университета России, брендирование самолета авиакомпании «Россия» и многое другое. Кроме того, Университет запустил сайт , посвященный предстоящему празднику, с информацией о выдающихся универсантах, научных достижениях и подробностях подготовки к юбилею.