В составе яда тропических актиний обнаружены эффективные ферменты, которые можно использовать для новых сахороснижающих средств. К таким выводам пришли ученые из Тихоокеанского института биоорганической химии имени Г.Б. Елякова Российской академии наук (ТИБОХ РАН). Полученные результаты могут лечь в основу новых лекарств для лечения пациентов с диабетом второго типа. По данным Всемирной организации здравоохранения, им больны около 8% населения планеты. Также они нашли белки, оказывающие анальгезирующее действие на болевые рецепторы.

Исследователи провели анализ яда тропических актиний (Heteractis magnifica), которых также называют морскими анемонами. Эти животные – древние морские хищники, появились около 800 миллионов лет назад. Актинии обитают исключительно в водной среде, большинство из них прикрепляются к поверхности почвы или камню, лишь немногие перешли к роющему образу жизни. Для питания они ловят ракообразных и рыб с помощью своих ядовитых щупалец.

Прикосновение человека к большинству видов морских анемонов не вызывает обычно сильных болезненных ощущений. Это связано с тем, что эволюционно морские организмы и млекопитающие всегда были разделены. Для выживания морские анемоны приспособили состав своего яда к объектам охоты или нападающих на них хищников. Человек ни к кому из них не относится.

Яд актиний – это сложная смесь, состоящая из множества разнообразных биологически активных веществ. В этом одно из преимуществ использования ядов морских анемонов для поиска новых лекарственных препаратов.

Ученые из ТИБОХ РАН выяснили, что яд актинии содержит множество биологически активных пептидов – питательных веществ, состоящих из аминокислот. Некоторые пептиды могут стать прототипами для создания новых фармацевтических препаратов. Например, токсины ядовитых животных могут применяться в качестве обезболивающих средств. Входящие в состав яда вещества оказывают эффективное действие при лечении аутоиммунных заболеваний, из-за которых поражается иммунная система или весь организм.

Также в яде актинии были обнаружены эффективные ингибиторы амилаз – ферменты, расщепляющие сложные сахара. Они могут использоваться для создания новых сахароснижающих препаратов, жизненно необходимых для больных сахарным диабетом второго типа.

– Найденный нами ферменты структурно близки к естественным белкам млекопитающих – дефензинам, – рассказала «Известиям» кандидат химических наук, главный исполнитель работы Оксана Синцова. – В организмах млекопитающих дефензины борются с вирусами и бактериями. В организмах ядовитых животных данные белки приобрели новые функции, в том числе, способность замедлять действие пищеварительных ферментов. Такая близость к белкам человека решает проблему их биодеградации в организме. Помимо этого обнаруженные ферменты намного эффективнее синтетических, что позволит применять их в малых дозах и снизить риск возникновения побочных эффектов. Обнаруженные ферменты, расщепляющие сложные сахара, снижают уровень глюкозы.

По словам исследователей, в качестве лекарственной формы подойдут капсулы или таблетки. Стоимость такого препарата станет известна после проведения всех необходимых исследований.

– На данный момент, мы нашли молекулу с хорошим биомедицинским потенциалом. Прежде чем она станет препаратом, нам предстоит детально изучить ее биологическую активность и разработать высокоэффективный способ ее биотехнологического получения, – пояснила Оксана Синцова.

По мнению доктора химических наук Института биоорганической химии РАН Сергея Козлова, каким бы опасным ни был яд при укусе, если его разделить на множество компонентов, обязательно найдутся те, которые могут использоваться в фармацевтических средствах.

– То, что в яде морских анемонов обнаружен фермент, расщепляющий сложные сахара, который был выделен в чистом виде и испытан в лабораторных условиях – это, бесспорно, хорошо, – рассказал «Известиям» Сергей Козлов. – Задача исследователей природных ядов состоит в правильном разделении яда на всевозможные компоненты и дальнейшей проверке их активности. Именно так из ядов пауков, скорпионов, змей, ящериц, морских моллюсков и морских анемонов получают совершенно безопасные молекулы.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Journal of Proteomics.

Карта той пасти: в слюне таежного медведя нашли антибиотик

Новые вещества помогут ученым побороть бактериальную резистентность

Российские ученые нашли антибиотик в пробах слюны, взятых из пасти сибирского медведя. Обнаруженные «клетки-убийцы» оказались эффективны против золотистого стафилококка. В дальнейшем химики планируют исследовать других диких животных и найти новые эффективные противомикробные вещества. Предполагается, что препараты на их основе помогут побороть одну из глобальных научных проблем — антимикробную резистентность.

Хищная микрофлора

Ученые из Института биоорганической химии Российской академии наук (ИБХ РАН) ищут новые антибиотики в природных источниках биоразнообразия, в частности ротовой полости диких животных. Задумка ученых состоит в том, что в пасти любого дикого зверя может присутствовать некая микрофлора, которая защищает его от инфекций. Это позволяет животным без вреда для собственного здоровья питаться сырым мясом и падалью. Как сообщил «Известиям» академик РАН, директор ИБХ РАН Александр Габибов, эта гипотеза уже нашла свое подтверждение.

— Мы обнаружили антибиотик в ротовой полости дикого медведя. Это вещество называется амикумацин. Оно было открыто и раньше, но наше исследование позволяет использовать его в качестве основы для создания новых препаратов, к которым бактерии пока не выработали устойчивости, — рассказал Александр Габибов.

В микробиоте, собранной в пасти таежного медведя, ученые нашли формы амикумацина, эффективные против возбудителя одной из самых устойчивых инфекций — золотистого стафилококка. Обнаружить в образцах нужные соединения помогла новая методика, разработанная в ИБХ, — микрофлюидный высокопроизводительный скрининг биоразнообразия. Как рассказал «Известиям» заместитель директора по науке ИБХ РАН Иван Смирнов, эта методика позволяет найти нужные клетки в кратчайшие сроки.

— Суть в следующем: есть определенный микрофлюидный чип, который представляет собой пластинку с каналами. По этим каналам идут несмешивающиеся жидкости, в нашем случае это водный раствор и масло. В месте пересечения каналов вещества смешиваются, и образуются капельки. Сначала это капли водного раствора в масле. Затем их запускают в такой же чип, где основной фазой является вода. Получатся уже масляные капельки в водном растворе. В такие капли, как в микроконтейнер, можно погрузить различные вещества, в том числе живые клетки, и посмотреть, как они взаимодействуют друг с другом, — пояснил ученый.

В случае с антибиотиками это работает так: потенциальная «клетка-убийца», которая, возможно, продуцирует антибиотик, встречается с клеткой-мишенью (золотистый стафилококк) в одной водно-масляной капле. Если в одной из капель действительно есть вещество-антибиотик, оно убьет стафилококк, и такая капля перестанет светиться (флуоресцировать) и обнаружит себя.

Не только медведи

Микрофлюидная технология позволяет изучить огромное количество образцов, поэтому ученые не собираются останавливаться на достигнутом: помимо медведей их интересуют и другие дикие звери.

— Совместно с коллегами из Института стволовых клеток человека мы планируем изучить хищных птиц — грифов и орлов, — отметил Иван Смирнов. — Также мы рассматриваем рыб: так как они живут в воде, то у них совершенно другая микробиота. В ближайшее время хотим также изучить дикого кабана. В отличие от медведя, который в основном плотояден, кабан всеяден, поэтому результаты могут быть иными. Планируем поискать антибиотики и в пасти комодского варана.

Методика микрофлюидного скрининга позволяет ученым быстро найти соединения, способные уничтожить самые разные бактерии, а не только золотистый стафилококк. Химики подчеркивают, что их цель состоит именно в поиске веществ, к которым микробы пока не выработали устойчивости.

— Важно отметить, что ученые нашли средство против возбудителя с высокой резистентностью к антибиотикам. Не менее впечатляет предложенный учеными метод скрининга биоразнообразия, или микрофлюидный чип. Мне кажется, за этим методом большое будущее, — отметил директор Высшей медико-биологической школы ЮУрГУ Вадим Цейликман.

Заведующий лабораторией вирусологии ФНЦ биоразнообразия ДВО РАН, автор единственного в мире полного описания генома вируса бешенства от бурого медведя Михаил Щелканов считает, что использовать слюну диких животных в качестве источника антимикробных препаратов — подход интересный и, по-видимому, многообещающий. Тем не менее это область специальных исследований, требующая тщательной проработки.

— Что касается медведя, то объект действительно любопытный. Во-первых, это животное-падальщик, свежую добычу не ест, что отражается и на микрофлоре его ротовой полости. Во-вторых, для России медведь — символичное животное. Будет здорово, если его символизм привлечет внимание к технологии исследования. Эту технологию надо развивать, масштабировать и применять по отношению и к другим возможным объектам, — считает ученый.

Проект по поиску новых антибиотиков является одним из приоритетных в ИБХ РАН. Он входит в программу работы созданного на базе института Центра компетенций Национальной технологической инициативы (Центра НТИ ИБХ РАН), который получил государственный грант на реализацию исследовательской деятельности в области управления свойствами биологических объектов. Оператором проекта центров компетенций является Российская венчурная компания (РВК).