Вы когда-нибудь видели светящиеся дрожжи? Наверное, нет, но именно это и делают исследователи изВенецианский университет Ка 'Фоскари. Их супердрожжи — это не просто лабораторная диковинка: это биологическая машина, которая производит революционные лекарства.
Фармацевтическая промышленность тратит миллиарды и годы на тестирование одной молекулы: эти микроскопические организмы могут проверить 100 миллионов терапевтических кандидатов за несколько часов. Технология называется «зеленая фарма» и обещает сделать медицину безопаснее, дешевле и более уважительной к окружающей среде: будущее лекарств, друзья мои, на вкус как пиво.
Как превратить супердрожжи в живую аптеку
Главного героя этой истории зовут Saccharomyces cerevisiae, старый знакомый: обычные пивные дрожжи, которые вы хорошо знаете. Но тот, который создала команда Алессандро Анджелини в Университете Ка' Фоскари вообще не распространено. Исследователи Они генетически модифицировали миллиарды этих клеток, превратив их в микроскопические световые фабрики. Каждая клетка вырабатывает свой макроциклический пептид — класс молекул, который представляет собой будущее персонализированной медицины.
Гениальность заключается в системе обнаружения: когда супердрожжевая клетка производит терапевтически перспективный пептид, она начинает светиться как светлячок. С помощью количественной проточной цитометрии исследователи могут одновременно отслеживать миллионы кандидатов на лекарства в режиме реального времени. Сара Линч, первый автор исследования, опубликованного в Природа связи, объясняет:
«Мы манипулировали дрожжевыми клетками таким образом, чтобы каждая из них функционировала как «микрофабрика», которая светится, когда производит определенное соединение».
Эта технология, названная Дрожжевой дисплей, позволяет анализировать 100 миллионов различных пептидов быстро и эффективно, процесс, который при использовании традиционных методов на это ушли бы десятилетия.
Макроциклические пептиды супердрожжей меняют все
Макроциклические пептиды, производимые супердрожжами, не являются обычными лекарствами. Это кольцевые молекулы, которые сочетают точность антител со стабильностью традиционных лекарств. В отличие от обычных лекарств, которые часто поражают несколько целей и вызывают побочные эффекты, эти пептиды предназначены для связывания с точностью до миллиметра со специфическими клеточными рецепторами.
Иления Маццокато, соруководитель исследования, подчеркивает экологический аспект:
«Используя природный механизм дрожжей, мы производим биосовместимые и биоразлагаемые молекулы пептидов, делая их безопасными для здоровья и окружающей среды».
Вот почему мы говорим о «зеленой фармацевтике»: устойчивое развитие становится неотъемлемой частью фармацевтического развития.
Супердрожжи из Ка' Фоскари продемонстрировали свою способность создавать эффективные пептиды против пять различных белковых мишеней, с диапазоном сродства от микромолярного до пикомолярного. В переводе на практический язык: препараты, которые действуют в малых дозах и практически не имеют побочных эффектов.
Кристаллография раскрывает секреты супердрожжей
Чтобы понять, как эти супердрожжевые пептиды достигают такой высокой точности, команда использовала рентгеновскую кристаллографию. Жанна Романюк, ответственный за структурный анализ, обнаружил, что выбранные пептиды демонстрируют «оптимальную комплементарность формы и обширное поверхностное взаимодействие» со своими мишенями.
На практике каждый пептид, произведенный супердрожжами, идеально подходит к своему рецептору, как ключ к замку. Эта точность объясняет не только высокое сродство, но и изысканную селективность, которая предотвращает нежелательные эффекты на другие биологические системы.
Анализ показал, что пептиды сохраняют стабильные и ограниченные молекулярные структуры, характеристики, которые делают их устойчивыми к ферментативной деградации и, следовательно, более эффективными с течением времени, чем линейные пептидные препараты, используемые в настоящее время.
От супердрожжей к пациентам: путь к коммерциализации
Технология супердрожжей не осталась ограниченной университетскими лабораториями. Некоторые из этих инноваций уже были запатентовано Ca' Foscari и приобретен стартапом Арзания Срл, основанный самими исследователями. Решающий шаг, демонстрирующий коммерческую жизнеспособность этого открытия.
Алессандро Анджелини подчеркивает терапевтический потенциал:
«Мы расширяем границы этой технологии, чтобы создать макроциклические пептиды, которые могут доставлять передовые методы лечения непосредственно к определенным клеткам».
Цель состоит в разработке методов лечения заболеваний, которые сегодня представляют собой терапевтические проблемы, с которыми практически невозможно справиться с помощью обычных лекарств. Супердрожжи могут проложить путь к персонализированной медицине для сложных заболеваний, таких как рак, нейродегенеративные заболевания и редкие генетические заболевания, все области, где терапевтическая точность имеет решающее значение.
Венеция между красотой и научными инновациями
Это открытие произошло в городе, который, как я уже указывал ранее, продолжает удивлять своей способностью сочетать традиции и инновации. Венеция, с ее замечательной архитектурной красотой и такими фантастическими исследователями, в конце концов, определенно не нуждается в свадьбе Джеффа Безоса, чтобы оказаться на обложках международных газет.
Работа представляет собой результат международного сотрудничества с участием исследователей из Киотский технологический институт, С 'Китайская академия наук, С 'Падуанского университета и 'Высшая политехническая школа Лозанны. Сеть передового опыта, которая ставит Италию в центр биотехнологической фармацевтической революции.
Исследование было поддержано Национальным планом восстановления и устойчивости (PNRR) и инициативой ЕС «Следующее поколение»: в очередной раз инвестиции в исследования генерируют инновации с глобальным влиянием.
И это только начало
Эти супердрожжи — это только начало более масштабной трансформации в фармацевтической промышленности. В то время как традиционные методы открытия лекарств медленные, дорогие и часто неэффективные, этот и другие технологии в разработке значительно сократит сроки разработки, одновременно снизив затраты.
Подход с использованием супердрожжей устраняет необходимость в сложных химических синтезах и дорогостоящей очистке: каждый пептид производится непосредственно клеткой, которая выставляет его на своей поверхности, что позволяет немедленно охарактеризовать его терапевтические свойства.
В ближайшие несколько лет мы можем стать свидетелями рождения нового поколения «супрамолекулярных лекарств», как те, которые мы видели при восстановлении спинного мозга, где комплексы из нескольких молекул заменяют отдельные активные ингредиенты.
Супердрожжи — это не просто научное открытие: это обещание более гуманной, более точной и более устойчивой медицины. Медицины, которая уважает и пациента, и планету, сияя собственным светом в панораме мировых биомедицинских исследований.
