Ma precyzyjnie dostarczyć substancję do organizmu i uwolnić ją w najlepszym możliwym miejscu bez skutków ubocznych. Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej, we współpracy z badaczami z Portugalii, opracowują nowatorski system kontrolowanego dostarczania leków.
Zespół pod kierunkiem dr Moniki Szefczyk z Katedry Chemii Bioorganicznej na Wydziale Chemicznym Politechniki Wrocławskiej zajmuje się tworzeniem specjalnych nanostruktur opartych na foldamerach peptydowych, badając ich możliwe zastosowanie jako nośników leków.
Foldamery peptydowe, nad którymi pracujemy, to oligomery posiadające zdolność do samoorganizacji w precyzyjne nanostruktury. Są one poważnie rozważane jako potencjalne składniki bionanomateriałów ze względu na swoją niezrównaną biokompatybilność i łatwą modyfikację. Dzięki temu mogą być skutecznie stosowane w enkapsulacji i precyzyjnym dostarczaniu leków do organizmu – wyjaśnia dr Monika Szefczyk.
Badania nad foldamerami peptydowymi trwają w Katedrze Chemii Bioorganicznej od 2014 roku. Teraz, dzięki udziałowi w międzynarodowym projekcie NANOFOLD, polsko-portugalski zespół naukowców testuje skuteczność działania stworzonych na PWr nanosystemów jako nośników leków przeciwpasożytniczych (np. przeciwmalarycznych).
Wspólnie z grupą prof. Pauli Gomes z Wydziału Chemii i Biochemii Uniwersytetu w Porto sprawdzamy założoną przez nas użyteczność nanonośników opartych na foldamerach peptydowych. Leki wytwarzane przez portugalskich partnerów będą enkapsulowane w naszych nanonośnikach, a następnie oceniane pod kątem działania przeciwpasożytniczego i uwalniania leków in vitro – tłumaczy dr Szefczyk, dodając, że wedle jej wiedzy nikt wcześniej nie zdołał udowodnić użyteczności zastosowania foldamerów peptydowych w tym celu.
Zabójcza malaria
Związki chemiczne, które są kandydatami na leki przeciwpasożytnicze, często już na etapie badań wstępnych stawiają naukowców przed dodatkowymi wyzwaniami. Są toksyczne, mają słabą rozpuszczalność, a także niską biodostępność.
Jednym ze sposobów radzenia sobie z takimi ograniczeniami jest enkapsulacja takich związków w liposomach – mówi dr Monika Szefczyk i jako przykład podaje preparat, który zawiera amfoterycynę B na leiszmaniozę.
Stosowanie liposomów daje wiele korzyści – są biodegradowalne, zdolne do przenoszenia leków zarówno hydrofilowych, jak i hydrofobowych. Jednak ich produkcja wiąże się z koniecznością wykorzystania kosztownych surowców i słabo odtwarzalnymi procesami. Ponadto dwuwarstwy lipidowe, w tym liposomy, mają niską stabilność termiczną, co wymusza rygorystyczne warunki transportu i przechowywania, jak to ma miejsce w przypadku niektórych szczepionek na COVID-19. To sprawia, że preparaty na bazie lipidów są drogie, a więc praktycznie nieosiągane dla krajów z obszarów tropikalnych i subtropikalnych, gdzie występuje konieczność leczenia chorób endemicznych, takich jak np. malaria. Tylko w ubiegłym roku zachorowało na nią 241 mln osób w 85 krajach świata (wzrost z 227 mln w 2019 r.). Zmarło prawie 630 tysięcy, z czego 77% stanowiły dzieci do piątego roku życia.
Pomimo trwających od lat badań nad lekami na tę chorobę wciąż pojawiają się nowe, oporne szczepy pasożytów, a wdrażanie wielu leków przeciwmalarycznych jest hamowane przez problemy z ich toksycznością lub biodostępnością – mówi dr Monika Szefczyk. – Problemy te występują również w przypadku innych leków przeciwpasożytniczych, m.in. antyleiszmanialnych czy na chorobę Chagasa.
Z problemem malarii możemy mieć do czynienia także w… Polsce. Zmieniający się szybko klimat powoduje, że w naszym kraju są już warunki do tego, by ta choroba się rozwijała. Takie ryzyko jest na szczęście niewielkie, ale tym bardziej trzeba dbać o jak najlepszą diagnostykę, by lekarze potrafili szybko rozpoznawać tę chorobę.
Polskie rozwiązanie na pomoc
Zespół prof. Pauli Gomes z Wydziału Chemii i Biochemii Uniwersytetu w Porto opracował nowe klasy związków o silnym działaniu przeciwpasożytniczym in vitro. Okazały się one jednak niezdolne do wykazywania pożądanej aktywności lub bezpieczeństwa w trakcie badań na żywych organizmach.
Ich enkapsulacja w immunoliposomach pozwoliła przezwyciężyć te ograniczenia. Jednak wady nanonośników opartych na lipidach wymusiły poszukiwanie alternatywnych rozwiązań, aby zwiększyć liczbę dostępnych kandydatów na leki przeciwpasożytnicze – wskazuje dr Szefczyk.
Według badaczy z Wydziału Chemicznego obiecujące pod tym kątem są nanonośniki na bazie peptydów zawierających także nienaturalne aminokwasy, których obecność zwiększa odporność na degradację protolityczną. W przeciwieństwie do białek nie są tak podatne na denaturację i mogą być łatwo otrzymywane z wykorzystaniem syntezy na podłożu stałym (SPPS). Umożliwia to otrzymywanie szerokiej gamy peptydów o różnych właściwościach, a do tego metoda ta może być w pełni zautomatyzowana.
Dwa lata na dwa nanonośniki
We wspólnym projekcie NANOFOLD, który jest częściowo finansowany przez Narodową Agencję Wymiany Akademickiej, zespoły z Wrocławia i Porto przez dwa lata będą pracować nad udokumentowaniem założonej przez nich użyteczności nanonośników opartych na foldamerach peptydowych. Zarówno referencyjne leki przeciwpasożytnicze, jak i kandydaci na leki przeciwpasożytnicze wytwarzane przez portugalskich partnerów będą enkapsulowane w nanonośnikach opracowanych przez naukowców z Wydziału Chemicznego PWr. Następnie badacze ocenią je pod kątem działania przeciwpasożytniczego i uwalniania leków in vitro. Liczą na co najmniej dwa obiecujące nanonośniki.
źródło: PWr