Открытие может устранить необходимость в охлаждении вакцин и белковых препаратов
Новая технология хранения может сохранять стабильность белковых лекарств и вакцин без необходимости держать их в холоде. Открытие, возглавляемое исследователями из Университета штата Пенсильвания, может устранить необходимость охлаждения сотен жизненно важных лекарств, таких как инсулин, моноклональные антитела и вирусные вакцины.
«Более 80% биологических препаратов и 90% вакцин требуют условий с контролируемой температурой. Такой подход может произвести революцию в их хранении и распространении, сделав их более доступными и недорогими для всех», — сказал Скотт Медина, руководитель исследования и профессор биомедицинской инженерии имени Уильяма и Венди Корб в Университете штата Пенсильвания.
«Это сэкономит миллиарды долларов, которые в настоящее время тратятся на поддержание этих продуктов в холоде по всей цепочке поставок , и потенциально позволит использовать белковую терапию в условиях, где постоянное охлаждение невозможно».
Исследование было недавно опубликовано в журнале Nature Communications . В ходе серии экспериментов исследовательская группа заменила водный раствор, обычно используемый в белковых препаратах, на перфторуглеродное масло и протестировала пять различных белков с рядом функций, связанных со здоровьем, таких как антитела и ферменты.
При испытаниях на мышах исследователи обнаружили, что новый раствор оказался столь же эффективным, как и охлажденные версии, и не проявил никаких признаков токсичности, что означает, что раствор на масляной основе не оказал неблагоприятного воздействия на здоровье .
Исследователи также обнаружили, что раствор на масляной основе был естественно стерилен для образцов белка, отметив, что они не могли быть загрязнены бактериями, грибками или вирусами, которым для роста и выживания требуется водная среда.
Была одна проблема: белки в водной среде равномерно распределяются по всей жидкости. В масле они не так растворимы, объяснил Медина. Поэтому команда разработала поверхностно-активное вещество — молекулу, которая покрывает поверхность белка — чтобы защитить поверхность белка таким образом, чтобы он мог равномерно распределиться по всему раствору.
Поверхностно-активное вещество также создало защитную оболочку вокруг белка, сохраняя его стабильность и не давая ему разрушаться даже при температурах до 212 градусов по Фаренгейту, при которых вода обычно закипает.
«Думайте об этом как о плащах для белков», — сказал Медина, который также связан с Институтом наук о жизни имени Хака в Пенсильванском государственном университете. «Точно так же, как плащ сохраняет вас сухими, эта защитная оболочка защищает белок от тепла и загрязнения, позволяя ему оставаться стабильным и функциональным».
Медина объяснила, что препараты и вакцины на основе белка обычно чувствительны к теплу, свету и движению, и все это может привести к потере их структуры и функций с течением времени. Охлаждение помогает замедлить этот процесс деградации , поэтому лекарство останется эффективным до тех пор, пока его не введут.
«При высоких температурах белки начнут разворачиваться и станут неактивными», — сказал Медина. «Разворачивание происходит потому, что при повышении температуры энергия молекул воды будет разрывать белок и разворачивать его. Из-за этого протеиновые терапии часто приходится хранить в холодильниках или морозильниках, чтобы предотвратить разворачивание».
Медина заявил, что эти результаты могут ограничить или полностью исключить логистику холодовой цепи, которая представляет собой сеть поставок, необходимую для доставки лекарственных средств от места их производства до различных распределительных центров перед их введением пациентам.
В 2020 году другая группа исследователей обнаружила, что, по прогнозам, к 2026 году стоимость логистики холодильной цепи во всем мире составит 58 миллиардов долларов .
«Если в процессе что-то пойдет не так, активность белковой терапии может быть утрачена, препарат перестанет быть эффективным или станет загрязненным, а пациенты могут пострадать», — сказал Медина.
Исследователи заявили, что их подход может снизить затраты и устранить барьеры для фармацевтических компаний, что может привести к большей экономии и улучшению доступа к этим методам лечения для пациентов, нуждающихся в них.
«Этот новый метод также может снизить барьеры и позволить распределять лекарства в условиях нехватки ресурсов среди всех групп населения», — сказал Медина. «Мы могли бы использовать это даже для тех, кто находится на поле боя, где эти методы лечения будут необходимы, но доступ к охлаждению ограничен».
В будущем исследователи намерены продемонстрировать, что их метод работает с дополнительными белками, и наладить сотрудничество с фармацевтическими компаниями для стабилизации белковых молекул или пептидов, которые можно будет использовать в различных лекарственных средствах.
«В настоящее время мы занимаемся получением патентных прав и надеемся на сотрудничество с фармацевтическими компаниями , чтобы сделать их белковые продукты более стабильными и доступными», — сказал Медина.
В состав команды входят Гириш Кириманджешвара, доцент кафедры ветеринарии и биомедицинских наук ; Атип Лаванпрасерт, Марианджели Гонсалес Варгас и Аришья Деван, аспиранты Университета штата Пенсильвания; а также Харминдер Сингх, научный сотрудник, имеющий докторскую степень; и Сопида Пимчароен, студентка бакалавриата.