Наука

Биопрепарат для спасения новорожденных может стать доступнее благодаря паукам

09/06/2017

Новый метод получения белков для производства легочного сурфактанта – незаменимого средства для выхаживания недоношенных детей с респираторным дистресс-синдромом – был вдохновлен технологией производства паутины

Легкие состоят из множества альвеол, плотно уложенных в грудной клетке. Для того, чтобы альвеолы выполняли свою основную функцию — газообмен — они должны находиться в расправленном состоянии. Спадение и слипание альвеол обеспечивает специальная «смазка» — сурфактант, который уменьшает поверхностное натяжение внутренней поверхности альвеол. Сурфактант состоит из белков, углеводов и фосфолипидов. При развитии плода достаточное количество сурфактанта в легких накапливается к 36-й неделе. Если же ребенок рождается до этого срока, то недостаток сурфактанта приводит к тому, что на выдохе легкие спадаются и ребенку приходится при каждом вдохе тратить энергию на их раздувание. Это приводит к быстрому истощению сил новорожденного и развитию тяжелой дыхательной недостаточности.

Спасением для недоношенных новорожденных с респираторным дистресс-синдромом стало внедрение в клиническую практику препаратов легочного сурфактанта в конце 1980-х-начале 1990-х годов. Сурфактантотерапия позволяет быстро улучшить состояние ребенка. Однако эти препараты труднодоступны. Их компоненты получают из свиных легких – это сложная дорогостоящая процедура. Облегчить и удешевить ее может технология, предложенная* учеными из Каролинского иститута (Швеция) и Рижского Университета (Латвия).

subscribe

Удешевить производство компонентов легочного сурфактанта могла бы технология получения их с помощью трансгенных бактерий (биофабрик). Однако препятствием к этому стало то, что белки сурфактанта очень склонны к агрегации – слипанию молекул в большие нерастворимые конгломераты. Как решить эту проблему, ученым подсказали пауки, ведь белки паутинной нити также чрезвычайно склонны к агрегации. У пауков есть специальный механизм, защищающий белки от слипания и сохраняющий их растворимость в процессе производства паутинной нити. Ключевую роль в этом механизме играет N-концевой высокорастворимый домен белка паутины. Этот домен ученые и использовали для решения проблемы синтеза белков легочного сурфактанта. Они присоединили его к белку С и таким образом многократно повысили растворимость последнего. Новый химерный белок легко синтезировался в бактериях-биофабриках, что при массовом производстве может резко снизить его стоимость.

Свойства легочного сурфактанта биологического происхождения (легкие свиней) и синтетического (бактерии) сравнивали в тестах на животных и установили, что препараты одинаково эффективны в снижении поверхностного натяжения на поверхности альвеол при легочном дистресс-синдроме у новорожденных.

Метод повышения растворимости генноинженерных белков, по мнению ученых, не только удешевит производство легочного сурфактанта, но поможет в синтезе и других биопрепаратов.

* Kronqvist N, Sarr M, Lindqvist A, Nordling K,et al. (2017) Efficient protein production inspired by how spiders make silk // Nat Commun. 2017 May 23; 8: 15504. doi: 10.1038/ncomms15504.

ПЕРЕДПЛАТА
КУПИТИ КНИГИ