Ученые из Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН и МФТИ в сотрудничестве с коллегами обнаружили возможность применения клеток штамма лактобактерий в разработке лекарственных средств для терапии нейродегенеративных заболеваний. Данные клетки продуцируют метаболиты, содержащие важные аминокислоты и гликозиды, способные стабилизировать активность нейронов и поддерживать иммунный гомеостаз. Полученный фармабиотик — первый в мире препарат, потенциально способный приостанавливать и, возможно, лечить паркинсонизм и другие нейродегенеративные заболевания. Статья опубликована в журнале Frontiers in Microbiology.
Нейродегенеративные заболевания — это группа расстройств нервной системы, возникающих вследствие длительной прогрессирующей дегенерации и последующей гибели определенных групп нейронов. Нейродегенерация приводит к снижению чувствительности нервной системы, нарушению когнитивных, моторных и силовых функций. Всесторонние исследования микробиома кишечника человека в норме и при патологии позволили идентифицировать конкретные виды бактерий, ответственные за поддержание гомеостаза человеческого организма, в том числе за нейромодулирующие функции.
Создание природоподобных лекарственных препаратов-фармакобиотиков на основе бактерий-обитателей кишечного микробиома — мировой тренд в современной фармакологии. Сегодняшний лозунг: от пробиотиков к фармакобиотикам, направленным на лечение конкретных болезней с доказанной клинической эффективностью. Статья российских ученых, опубликованная в июне этого года в престижном международном журнале Frontiers in Microbiology, является программной по своей идеологии и использованию комплексных омиксных технологий: протеомных, метаболомных и траскриптомных.
На первом этапе подобных исследований возникает задача подбора конкретного штамма определенного вида бактерий, способного синтезировать комплекс веществ с заданными свойствами. В лаборатории генетики микроорганизмов ИОГен РАН был выбран штамм Limosilactobacillus fermentum U-21 на основании его антиоксидантных свойств, которые подтверждены с использованием моделей in vivo и in vitro. Здесь его впервые получили и знали, что он является потенциальным источником необходимых метаболитов (постбиотиков).
Для изучения потенциала группы бактерий Limosilactobacillus fermentum U-21 в применении к нейровоспалительным процессам исследователи использовали омиксные технологии.
Диана Резникова, магистрантка МФТИ, рассказывает: «Сначала с помощью протеомных методов мы идентифицировали и количественно определили белки, экспрессируемые L.fermentum U-21, и выделили белки, играющие важную роль в дезагрегирующей, антиоксидантной и иммуномодулирующей активности».
Затем был проведен метаболомный анализ. Он позволил получить представление о низкомолекулярных метаболитах, образующихся в процессе ферментации, и выявить соединения, обладающие противовоспалительной активностью, — γ-аминомасляную кислоту (ГАМК), ниацин, аукубин и сциллоинозитол.
«ГАМК стабилизирует активность нейронов, а ниацин модулирует выработку цитокинов, поддерживая иммунный гомеостаз. Аукубин, иридоидный гликозид, обычно выделяемый растениями, обладает антиоксидантными свойствами, что позволяет решать вопросы биодоступности для терапевтического применения. Сциллоинозитол, обнаруженный в везикулах, действует как химический компаньон, уменьшая количество аномальных белковых скоплений, связанных с нейродегенеративными заболеваниями», — добавляет Алексей Ватлин, научный сотрудник ИОГен РАН.
Результаты исследования продемонстрировали способность лактобактерии L. fermentum U-21 продуцировать важные биологически активные вещества, которые могут быть использованы при разработке фармакобиотиков для лечения нейродегенеративных заболеваний.
Валерий Даниленко, руководитель исследования, заведующий лабораторией генетики микроорганизмов ИОГен РАН, профессор МФТИ, резюмирует: «Полученные результаты являются важным этапом доклинических исследований фармабиотика. Мы выявили фармакологически активные ингредиенты, обеспечивающие его способность быть кандидатом в препараты для профилактики и комбинированной терапии паркинсонизма. На сегодняшний день отсутствуют препараты, способные излечивать болезнь Паркинсона. Биотерапевтический препарат на основе исследуемого уникального штамма лактобацилл является первым в мире потенциально способным приостанавливать и, возможно, лечить паркинсонизм и другие нейродегенеративные заболевания. Команда исследователей ИОГен РАН, МФТИ и Института мозга планирует в 2025 году начать клинические исследования фармакобиотика».
27 июня ученые мира и России отмечают Международный день микробиома. Данная работа — подарок российских ученых к этому дню. Чтобы сделать жизнь долгой и эффективной, мы должны победить болезни Паркинсона, Альцгеймера и другие нейродегенеративные заболевания.
1
