Ученые Бэйлорского медицинского колледжа и их коллеги из других учреждений сообщают, что им удалось открыть способ доставки лекарственных средств в организм, для которого не требуются инъекции. Для пациента это так же просто, как проглотить таблетку или капсулу. Их работа появилась в издании PNAS под названием «Биоинженерный пероральный пробиотик для лечения ревматоидного артрита, содержащий блокатор белкового канала Kv1.3». 

Как говорит одна из ответственных авторов статьи, PhD, профессор интегративной физиологии в Бэйлорском колледже Кристина Битон, никому из пациентов не нравится получать инъекции препаратов до конца своих дней. В данной работе изучена возможность применения бактерии-пробиотика Lactobacillus reuteri в качестве платформы для доставки нового перорального препарата для лечения ревматоидного артрита (эксперименты проводились на животной модели). 

Более ранние работы ученых из лаборатории Битон продемонстрировали, что пептид, полученный из токсина актинии, эффективно и безопасно снижает тяжесть течения заболевания на примере крысиных моделей ревматоидного артрита и пациентов с обыкновенным псориазом. Однако, как отмечает Битон, лечение этим пептидом подразумевает регулярное проведение инъекций, что снижает комплаентность пациентов, а введение пептида перорально обладает довольно низкой эффективностью. 

Битон начала работу с Робертом А. Бриттоном, PhD, профессором молекулярной вирусологии и микробиологии, а также членом Центра по изучению рака Дэна Л. Дункана в Бэйлорском колледже. Ученым лаборатории Бриттона удалось генетически модифицировать бактерии-пробиотики для того, чтобы они синтезировали и выделяли необходимые вещества. В ходе настоящей работы команде удалось с помощью биоинженерии заставить бактерию-пробиотик L. reuteri выделять пептид ShK-235, полученный из токсина актинии (морского анемона).

Аборигенные бактерии из кишечника человека и других животных

Авторы избрали в качестве «рабочей лошадки» бактерию L. reuteri потому, что она автохтонна по отношению к кишечнику человека и других животных. Этот микроорганизм — представитель группы лактобактерий, длительное время применявшийся в качестве клеточной фабрики в пищевой промышленности и чья безопасность признана FDA (L. reuteri обладает превосходным профилем безопасности для новорожденных, детей, взрослых и даже для лиц со сниженным иммунитетом, как сообщает Битон).

Применение биоинженерных микроорганизмов в качестве объектов доставки биологически активных веществ — многообещающий подход для лечения различных состояний, таких как хроническое воспаление и метаболические заболевания. В данной работе авторы путем генной инженерии разработали бактериальную платформу для доставки пептида в кишечный тракт с высокой степенью эффективности.

Ученым удалось создать индуцируемую систему на основе бактерии-пробиотика Lactobacillus reuteri для секреции блокатора калиевого канала Kv1.3 — ShK-235 (LrS235). Авторы демонстрируют, что супернатанты, выделенные из культуры LrS235, блокируют ток калия через Kv1.3 и преимущественно ингибируют пролиферацию Т-эффекторных клеток памяти) (TEM) человека in vitro. Однократное пероральное введение здоровым крысам культуры LrS235 привело к образованию достаточного количества функционирующего ShK-235 в кровотоке, что уменьшило воспаление в модели гиперчувствительности замедленного типа (атопический дерматит), опосредованного клетками TEM.

Помимо этого, ежедневный пероральный прием культуры пробиотика LrS235 резко снижал клинические проявления заболевания и воспаления суставов у крыс с моделью ревматоидного артрита, не проявляя иммуногенности против пептида ShK-235.

Данная работа демонстрирует эффективность применения пробиотика L. reuteri в качестве новой платформы для перорального введения ShK-235 и формирует эффективную стратегию доставки других биологических препаратов с большим потенциалом для использования в клинической практике.

Как заявляет Битон, результаты обнадеживают. Ежедневное введение таких бактерий LrS235, способных синтезировать пептиды, резко уменьшает клинические проявления заболевания, такие как воспаление суставов, разрушение хрящей и повреждение костей в животных моделях ревматоидного артрита.

Исследователи в ходе экспериментов наблюдали за бактериями LrS235 и пептидом ShK-235, который они выделяли внутри организма животных. Выяснилось, что после кормления крыс живой культурой LrS235, выделяющей ShK-235, пептид обнаруживался в кровотоке.

Еще одна причина, по которой авторы избрали L. reuteri, состоит в том, что эти бактерии не остаются в кишечнике постоянно. Как поясняет Битон, микроорганизмы удаляются, поскольку кишечник регулярно обновляет свой внутренний поверхностный эпителиальный слой, к которому прикрепляются бактерии. Это открывает возможность для регулирования назначенного лечения.

Чтобы внедрить эту новую систему доставки лекарств в клинические условия, требуется проведение большего количества исследований. Однако ученые ожидают, что в будущем эта методика облегчит процесс лечения пациентов.

Битон отмечает, что бактерии хранятся в капсулах, которые можно держать буквально на кухонном столе. Пациент сможет принимать эти капсулы во время своего отпуска или каникул, без необходимости обязательного хранения в холодильнике или использования шприцов, а также продолжать лечение без тех неудобств, которые доставляют ежедневные инъекции.

Полученные данные предлагают альтернативную стратегию доставки лекарств на основе пептидов и дают основания считать, что такие методы и принципы могут быть применены к куда более широкому спектру препаратов и лечению хронических воспалительных заболеваний.