28 февраля 2022

Именная стипендия для молодых ученых присуждена за разработку технологии доставки биоактивных молекул

Именная научная стипендия для молодых ученых и специалистов НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ в области биологии – она носит имя основателя научной школы в области молекулярной биологии С.Е. Бреслера – в этом году присуждена лаборанту-исследователю лаборатории биосинтеза белка Отделения молекулярной и радиационной биофизики Луизе Гараевой.

В ходе работы «Везикулы растительного происхождения как переносчики биоактивных молекул» было впервые продемонстрирована эффективность нагрузки и доставки экзогенных белков к клеткам человека при помощи интактных PEVs, полученных из сока грейпфрута. Оказалось, что белок, доставленный при помощи растительных везикул, накапливается в клетках в больших количествах, чем свободный. Более того, было также продемонстрировано сохранение функциональной активности белков в клетках после их доставки растительными везикулами, что необходимо для дальнейшей разработки систем доставки терапевтических биомолекул.

В рамках работы было также проанализировано биораспределение нагруженных экзогенным белком везикул в животных тканях и органах exvivo. Было показано, что белок, доставляемый при помощи везикул, более эффективно покидает место инъекции и распространяется по кровотоку. Более того, нагруженный в везикулы белок более эффективно накапливался в почках, печени, селезенке по сравнению со свободным белком (p>0.05). Для ряда других органов была продемонстрирована такая тенденция.

Таким образом, было показано, что PEVs могут стать перспективными «доставщиками» экзогенных терапевтических биомолекул.

Научный руководитель - старший научный сотрудник лаборатории биосинтеза белка, кандидат биологических наук Татьяна Штам. Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках гранта № 19-74-20146.

Экстраклеточные везикулы (ЭВ) впервые были обнаружены в 1980-м году при изучении предшественников клеток крови – ретикулоцитов. Позже было обнаружено, что подобные везикулы выделяются всеми типами клеток млекопитающих. На сегодняшний день, ЭВ млекопитающих очень подробно изучены, что связано с гипотезами о их особой роли при тех или иных заболеваниях. Более того научное сообщество было заинтересовано в перспективе их использования в системах доставки терапевтических молекул. Но на пути использования человеческих экзосом как доставщиков имеется ряд этических и производственных ограничений. Стало понятно, что необходим поиск альтернативных источников везикул.

Внимание обратилось на везикулы растений (PEVs) и поток вопросов, которые связаны с их наличием у представителей данного царства. Интересно, но присутствие PEVs в растительных клетках было продемонстрировано еще в 1967 году, то есть до их открытия в клетках млекопитающих, но довольно быстро внимание с PEVs расфокусировалось и было направлено на изучение ЭВ млекопитающих по причинам, главным образом, из-за их потенциального участия в развитии различных заболеваний. Позже внимание вернулось к растительным везикулам, и только в 2006 году растительные везикулы были четко визуализированы.

Везикулы растительного происхождения потенциально могли бы стать кандидатами для доставки терапевтических биомолекул и для этого имеетcя ряд предпосылок. Во-первых, PEVs – частицы натурального происхождения, которые мы получаем с пищей, поэтому при их введении не должно происходить иммунного отторжения. Во-вторых, PEVs могут переносить клеточные грузы (белки и нуклеиновые кислоты) при межклеточной коммуникации без их деградации.

В силу открывающихся перспектив использования PEVs при терапии заболеваний различного происхождения с последующей разработкой систем доставки терапевтических биомолекул на их основе, именно этот объект в последние годы привлекает особое любопытство исследователей.