«Пігулки проти старості». Харківські вчені здійснили відкриття у галузі нанобіомедицини, яке дозволяє боротися зі  старістю та захворюваннями

Це результат досліджень  і випробувань харківських вчених, які вони проводили протягом 20 років.

Як «працюють» ці унікальні наночастки? Наскільки ефективна їх дія? Коли офіційно зв’являться «пігулки проти старості»?

Про дослідження у нанобіомедицині і  досягненнях українських науковців у цій сфері в програмі «Про науку. Компетентно» (ведучий – академік НАН України Володимир Семиноженко)  - завідувачка Відділу наноструктурних матеріалів імені Ю.В. Малюкіна Інституту сцинтиляційних матеріалів НАН України, членкиня-кореспондентка НАН України Світлана Єфімова.

-  Взагалі  у світі існує понад 300 теорій старіння. Мене найбільш приваблює вільнорадикальна теорія старіння, яка  стверджує, що старіння відбувається через накопичення пошкоджень у клітинах, нанесених вільними радикалами із плином часу, - розповідає Світлана Єфімова.

Що таке вільні радикали? Це активні молекули, які містять додатковий не спарений електрон. Вони забирають електрони в молекул, і тим самим пошкоджують оболонки клітин, ДНК, складові хряща. Це називається вільнорадикальна ланцюгова реакція. Вона відбувається при розвитку атеросклерозу, старінні шкіри, запаленнях і пухлинному рості.

І от  ця вільнонарадикальна теорія старіння стверджує, що багато процесів, які відбуваються  на клітинному рівні, регулюється активними формами кисню (АФК).

Без них ми не можемо існувати, це своєрідні мережі, які регулюють діяльність клітин в організмі.

Але з віком під впливом негативних зовнішніх факторів -  паління, стресів, шкідливих викидів в атмосферу тощо  - рівень активних форм кисню в нашому організмі  підвищується, наша система вже не може природним способом  боротися з активними формами кисню, вона не витримує такого навантаження.

Надлишок активних форм кисню в організмі руйнує ДНК, що призводить до різного виду мутацій і, як наслідок - до важких захворюваннь.

Надлишок  активних форма кисню (АТФ) призводить, в тому числі,  і до старіння.

-  Якщо ми зможемо вплинути на підвищений рівень АФК, ми зможемо уповільнити процеси  руйнування ДНК і мутацій, а значить, запобігти  розвитку захворюваннь, і як наслідок, самому старінню,  

- зазначає Світлана Єфімова.

Чи можуть знизити  підвищений рівень АФК препарати антиоксидантної дії?

-  Лікарські засоби, які можуть регулювати рівень вільних радикалів в організмі, працюють короткостроково, і не так, як нам хотілося би, до то ж, мають багато побочних дій, - пояснює  науковиця. - А якщо ми зможемо коригувати баланс АФК зсередини, це буде значно ефективніше і безпечніше. І сучасні нанотехнології відкривають вченим таку можливість.

Над проблемою надлишкового  рівня активних форм кисню, який веде до проблем в організмі та старіння, харківські вчені почали працювати на початку 2000-х років років.

-  Ми виявили, що деякі наночастки можуть слугувати своєрідними наноензимами, тобто «молекулами», які в нашому організмі виконують роль регуляторов  правильного балансу активних форм кисню (АФК), - зазначає завідувачка відділу наноструктурних матеріалів. - Саме правильний баланс є запорукою того, що ми будемо добре себе почувати і довше  залишатися здоровими.

В  нашому Інституті сцинтиляційних матеріалів ми отримали наночастки складних оксидів, які крім кисню, мають ще декілька катіонів, таких як йон ванадію  і гадолінію.

Ці складні сполуки розробив синтетик Володимир Клочков, а унікальні методики дозволили отримати їх у вигляді стабільних водних розчинів, що дуже зручно для біологічних потреб.

-  Ми з'ясували, що ванадій має додатковий ступінь окислення, що дозволяє йому «працювати» циклічно, як це відбувається в природних ензимах – білкових сполуках, які прискорюють біохімічні реакції. Тобто він «шукає» активну форму кисню, знаходить її, поглинає «зайвий» електрон, далі знову шукає вільні радикали  - і так циклічно весь час діє в клітині, 

- пояснює механізм дії наночасток Світлана Єфімова.

- Ми почали отримувати багато експериментального матеріалу, який дозволяє нам зараз стверджувати, що ці наночастки дійсно впливають на рівень  активних форм кисню (АФК) в організмі.

Далі ми з'ясували ще один механізм, який може бути навіть більш цікавим і ще більшої ваги. Виявляється, якщо ми додаємо  наші наночастинки в клітину, це викликає невеликий стрес в організмі, що провокує підсилення імунної відповіді. Тобто цей невеличкий стрес стимулює нашу  імунну систему.

Отже, ми виявили, що наші наночастки мають два механізми дії. З одного боку, вони зменшують рівень активних форм кисню, який веде до старіння і захворювань, з другого - одночасно стимулють імунну систему, що робить їх по суті унікальними.

 

А що природні антиоксиданти? До прикладу, у невеликих дозах червоне вино, виноградні кісточки, овочі і фрукти, що містять вітаміни А, Е, С, бетакаратін, селен  тощо.

Наскільки вони ефективні?

-  Я скажу так: на сьогоднішній день достовірних даних і доказової бази, що вживанням природних антиоксидантів ми вирішуємо проблему надлишку АФК,  немає, - наголошує Світлана Єфімова. – Тому  FDA, організація яка схвалює чи забороняє випуск лікарських препаратів, не рекомендує застосовувати  природні антиоксиданти через те, що ця проблема не вивчена.

 

У високій концентрації природні антиоксиданти можуть бути токсичними, деякі форми водонерозчинні, а якщо  зробити їх водорозчинними втрачається ефективность  і біодоступность.

А  наночастки працюють зовсім по-іншому, ніж природні антиоксиданти.

Наші дослідження показують, що наночастки втручаються в утворення наднормового рівня АФК  вже з самого початку процесу. Крім цього, ще маємо опосередкований механізм невеликого імунного стресу, що є корисним для підвищення імунітету.

-  Цими дослідженнями багато років вчені  займаються лише в Україні. Тут ми маємо пріоритет.

 

Наночастки, як матеріал, досить відомий, він використовується в багатьох сферах, але, як наночастка, яка володіє біологічними властивостями, це наш пріоритет, це вперше,

- резюмує науковиця.

В кінці минулого року вчені Інституту сцинтиляційних матеріалів НАНУ зробили відкриту презентацію результатів доклінічних випробувань «розумних» наночасток.

-  Разом з фахівцями Інституту біології Харківського університету Каразина, ми проводили дослідження з приводу того, як довготривале вживання наночасток впливає  на тривалость життя старих щурів, - розповідає Світлана Єфімова.

-  Для цього ми взяли старих щурів. Що таке старий щур? Він живе в середньому два роки, для дослідів відібрали 12-місячних щурів. Це приблизно половина їхнього життя, коли в організмі вже відбулися зміни.

Зі щурами нічого не робили, крім того, що давали їм питну воду, яка містила певну кількість наших наночасток. Вміст наночасток становив 0,3 мг на кілограм ваги.

Вчені відзначили, що після того, як  щури, у яких вже змінювався фенотип, почали споживати наші ортовандати в водному розчині, їхня шерсть стала більш гладенькою, візуально вони виглядали ліпше.

Потім було  вже достовірно встановлено, що середня тривалість життя щурів після вживання наночасток  значно збільшилась.

Якщо в контрольній групі  тривалість життя щурів становила 900 діб, то у дослідної групі - 1 120 діб. Тобто тривалість життя збільшилася на 25%.

Біохімічні аналізи показали що рівень глутатіонпероксидази, ферменту, що захищає організм від окислювального пошкодження, забезпечив  у старих щурів деякі показники, як у молодих тварин.

Аби надати докази, що наночастки не токсичні, харківські вчені провели  дослідження на базі Інституту проблем ендокринології, який має ліцензію, щоби проводити експерименти з гострої токсичності.

-  І ми виявили, що у вигляді наночасток солі ванадію абсолютно нетоксичні, - констатує Світлана Єфімова. –  Ми навіть в тисячу разів перевищували терапевтичну дозу  для щурів, яка  становила 0,3 мг на кілограм ваги.

Навіть в цьому разу при короткостроковому застосуванні не було жодних змін у внутрішніх органах, не було відзначено жодних патологічних змін, алергізувальної дії та сенсибілізуючої дії. Нам надали висновок  шостого класу токсичності  - практична нетоксична речовина.

Але  потрібні були ще дослідження  щодо хронічної токсичності. Що буде, якщо людина вживатиме наночастки тривалий час?

Ми провели експерименти з визначення хронічної токсичності з фахівцями  Запорізького медико-фармацевтичного університету.

Щурам давали концентрацію наночасток , що перевищує  умовно терапевтичну в 4 , 8 та 16 разів.

Тест тривав три місяці. і також було відзначено, що поліпшився зовнішній вигляд щурів, підвищилася дослідницька активність тварин, значно збільшилася їхня рухливість.

У звіті  за результатами  дослідження було зазначено, що наночастки не вплинули на нейротоксичность,  кардіотоксичність, генотоксичність, і що патологічних  змін в органах тварин не виявлено.

-  Дійсно, це надзвичайно велика проблема. Під час бойових дій наші військові перебувають в нелюдських умовах, отримують стреси, переохолодження, і це призводить до того, що у військових  знижується фертильність, спостерігається дисфункція репродуктивної системи, - наголошує науковиця.

Це дуже негативні  фактори, які потребують негайного втручання. Адже ще до війни до 50% бездітних пар стикалися  саме з чоловічим безпліддям. Чи можуть наночастки відновити репродуктивне здоров'я?

-  Так, - наголошує Світлана Єфімова. – Наші дослідження показали, що у щурів, які вживали наші наночастки, значно зросла кількість тестостерону і підвищилася кількість сперматозоїдів.

Тобто йдеться  практично про відновлення репродуктивного здоров'я. Це дуже обнадійливі результати. По суті, знайдено ключ, щоби вирішити цю проблему, а також лікувати простатити, аденоми, злоякісні пухлини цих органів. Ми маємо намір продовжувати дослідження в цьому напрямку.

З віком з’являється безліч хронічних запалень, які спричиняють важкі захворювання. Зокрема, запалення судин, утворення холестеринових «бляшок», які у подальшому призводять до інсультів інфарктів.

Чи діють наночастки на запальні процеси?

- Запалення - один з механізмів старіння, - наголошує  Світлана Єфімова. Запалення - це і є надлишкові активні форми кисню. Тому наші наночастки будуть працювати і в цьому напрямку.  

Ми наразі розробляємо мазь в рамках проекту Національного фонду досліджень, яка сприятиме більш швидкому загоєнню ран.

В ранах є декілька етапів і один з них - коли організм продукує велику кількість активних форм кисню для того, щоби знищити ці мікроорганізми. І ми спостерігали що наші мазі, які містять наночастки ортованадатів, прискорюють загоєння ран.

Ще більш цікавий результат, що у хворих на діабет, які страждають від того що їхні рани не загоюються, при застосуванні мазі з наночастками, рани загоювалися швидше. І ми над цим працюватимемо й далі, тому що це актуально  для поранених.

Зараз ми проводимо дослідження наших наночасток, а також інших, які у нас є, на противоракову  активность.

Ми вже зазначили, що перевага наших наночасток в тому, що вони не діють, як антиоксиданти разової дії, а  впливають на баланс активних форм кисню (АФК ), підштовхують організм, щоби він сам боровся з цими ми негараздами, що в світі називають АФК- регулюючою медициною.

В ракових клітинах рівень АФК надто  підвищений, і ми спостерігаємо, що наночастками  ми можемо впливати на додаткову генерацію АФК в ракових клітинах, і тим самим знищувати їх.

Ми починали ці роботи із Інститутом проблем  кріобіології  і кріомедицини у Харкові. І вони тоді вже спостерігали, що наші наночастки можуть вибірково взаємодіяти саме зі стовбуровими раковими клітинами.

 

Застосовуючи цей механізм, ми можемо знищити ракову клітину,  щоб вона не росла,  а стовбурова клітина, що залишилася, дасть поштовх для генерації нових здорових клітин.

-  На цей рік ми запланували пройти останні кроки з реєстрації нашої біологічно активної добавки, щоби отримати сертифікат безпечності,  - ділиться Світлана Єфімова.  - Там є певні процедури, які ми повинні пройти. Потім ми зареєструємо цей препарат, і ми плануємо випустити дослідну партію. Вона з’явиться в першому півріччі цього року.

Випуск буде невеликий, але черга вже стоїть, люди навіть зараз просять ці пігулки. Дай Боже, щоби нам вистачило  наших можливостей.

Завдяки досягненням харківських вчених українська наука здійснила прорив у сфері  нанобіомедицині, отримавши інструмент впливу на широкий спектр захворювань, що дозволить боротися зі старістю та продовжити активний період життя.

Читайте також:

Годинник з шоколаду, польський плагіат, незавершений меридіан у Нотр-Дамі… Як науковець став годинникарем, відомим на увесь світ?