Самое выносливое животное в мире однажды может спасти вашу жизнь
Тихоходки (также известные как маленькие водяные медведи) — это микроскопические беспозвоночные, средняя длина которых составляет всего 0,5 мм. У них восемь ног, и они были обнаружены во всех частях биосферы Земли.
Они могут пережить 30-летнее пребывание при температуре −20°C, жить в течение 2 лет в жидком кислороде при температурах почти в минус 200°C, могут долго находится в атмосфере углекислого газа и сероводорода, а также выдерживают огромные дозы радиации, тысячная доля которой смертельна для человека. Ожидается, что тихоходки станут одним из последних форм жизни на Земле, когда все остальные погибнут.
Поэтому неудивительно, что у всеми любимого микроскопического существа есть еще одна сверхспособность: особая химия, уникальная для тихоходок, которая сможет помочь хранить биопрепараты без необходимости охлаждения.
Исследователи сосредоточились на одном из ключевых навыков выживания тихоходок — ангидробиозе. Ученые полагали, что способность животного входить в обратимый анабиоз при столкновении с экстремальной потерей воды из клеток может обеспечить такое же стабильное сухое хранение биологических лекарств, которое в противном случае потребовало бы охлажденной среды.
Биопрепараты — вакцины, антитела, стволовые клетки, кровь и другие продукты крови — получают из живых организмов и им требуется холод, чтобы предотвратить расщепление белка и его разрушение при нагревании.
Одним из таких факторов, который опирается на эту запретительную инфраструктуру холодовой цепи, является человеческий фактор свертывания крови (коагуляции) VIII (FVIII, белок ß-глобулин), который, среди его терапевтических применений, лечит генетические заболевания, такие как гемофилия А, а также заболевания с тяжелыми физическими травмами и кровотечениями.
Используя специфический белок и сахар, которые микроскопический водяной медведь производит при ангидробиозе, исследователи обнаружили, что он может предложить аналогичную защиту от высыхания FVIII, а это означает, что биологический препарат может быть обезвожен, а затем регидратирован для использования без потери своих природных качеств. Более того, исследование показывает, что FVIII оставался стабильным в течение 10 недель в обработанной форме.
«Наша работа служит доказательством того, что мы можем стабилизировать фактор VIII и, вероятно, многие другие фармацевтические препараты в стабильном, сухом состоянии при комнатной или даже повышенных температурах с использованием белков тихоходок — и, таким образом, обеспечить жизненно важные лекарства для всех нуждающихся», — говорят ученые.
Используя вид Hypsibius dujardini, исследователи усовершенствовали лечение, основанное на изобилии цитозольных теплорастворимых белков (CAHS) и сахарной трегалозе. В частности, белок CAHS D защищает ферменты в обезвоженном состоянии, образуя гелеобразные филаменты, чтобы сохранить неповрежденной клеточную структуру животного. Когда гидратация возвращается, филаменты отступают, не вызывая клеточного стресса.
Принимая во внимание биофизические свойства CAHS D и трегалозы, группа ученых смогла стабилизировать FVIII, открыв дверь для разработки технологии транспортировки и хранения по всему спектру биологических препаратов.
«Наше исследование показывает, что методы сухого консервирования могут быть эффективными для защиты биологических препаратов, предлагая удобные, логистически простые и экономически выгодные средства стабилизации жизненно важных лекарств», — сказал Томас Бутби, автор работы.
«Это будет полезно не только для глобальных инициатив в области здравоохранения в отдаленных или развивающихся частях мира, но и для развития безопасной и продуктивной космической экономики, которая будет опираться на новые технологии, которые устранят нашу зависимость от охлаждения для хранения лекарств, продуктов питания и других биомолекул».
Исследование было опубликовано в журнале Scientific Reports.