I membri della Facoltà di Chimica dell'Università Statale Lomonosov di Mosca hanno sviluppato nuovi agenti di dimensioni nanometriche che potrebbero essere utilizzati come efficaci modalità protettive e antidoto contro l'impatto di composti organofosforici neurotossici come pesticidi e agenti di guerra chimica. I risultati della ricerca sono pubblicati nel Giornale del Rilascio Controllato .
Lo sviluppo dei primi farmaci nanometrici è iniziato più di 30 anni fa, e negli anni '90, i primi nanomedicinali per il trattamento del cancro sono entrati nel mercato. Questi medicinali erano basati su liposomi, vescicole sferiche costituite da doppi strati lipidici. La nuova tecnologia, sviluppato da Kabanov e dai suoi colleghi, utilizza un enzima incapsulato in un rivestimento polimerico biodegradabile a base di un amminoacido (acido glutammico).
Alexander Kabanov dell'Università statale di Mosca Lomonosov, uno degli autori, dice, "Alla fine degli anni Ottanta, il mio team (a quel tempo a Mosca) e i colleghi giapponesi guidati dal Prof. Kazunori Kataoka di Tokyo hanno iniziato a utilizzare micelle polimeriche per il rilascio di piccole molecole. Prossimamente, il campo della nanomedicina è esploso. Attualmente, centinaia di laboratori in tutto il mondo lavorano in questo settore, applicando un'ampia varietà di approcci alla creazione di tali agenti di dimensioni nanometriche. Un medicinale a base di micelle polimeriche, sviluppato da un'azienda coreana Samyang Biopharm, è stato approvato per l'uso umano nel 2006."
La squadra del professor Kabanov, dopo essersi trasferito negli Stati Uniti nel 1994, focalizzato sullo sviluppo di micelle polimeriche, che potrebbero includere biopolimeri dovuti a interazioni elettrostatiche. Inizialmente, i chimici erano interessati all'uso delle micelle per la consegna di RNA e DNA, ma dopo, gli scienziati hanno iniziato a utilizzare attivamente questo approccio per il rilascio di proteine ed enzimi al cervello e ad altri organi.
Aleksandr Kabanov dice, "Al tempo, Ho lavorato presso l'Università del Nebraska Medical Center, a Omaha, ed entro il 2010 abbiamo avuto molti risultati in questo campo. Ecco perchè, quando il mio collega del Dipartimento di Enzimologia Chimica dell'Università Statale Lomonosov di Mosca, Prof. Natalia Klyachko, mi ha chiesto di fare domanda per una mega-sovvenzione, il tema di ricerca del nuovo laboratorio era abbastanza ovvio. Nello specifico, utilizzare il nostro approccio di consegna, che abbiamo chiamato 'nanozima, ' per applicazioni mediche."
Scienziati insieme al gruppo di enzimologi dell'Università statale di Mosca Lomonosov sotto la guida della ricercatrice biologica Elena Efremenko, hanno scelto idrolasi organofosforica come uno degli enzimi consegnati. L'idrolasi organofosforica è in grado di degradare pesticidi tossici e agenti di guerra chimica. Però, ha degli svantaggi. A causa della sua origine batterica, si osserva una risposta immunitaria come risultato della sua consegna ai mammiferi. Inoltre, l'idrolasi organofosforica viene rapidamente rimossa dal corpo. I chimici hanno risolto questo problema con l'aiuto di un approccio di "autoassemblaggio". L'inclusione dell'enzima idrolasi organofosforica in particelle di nanozimi fa sì che la risposta immunitaria diventi più debole, e sia la stabilità all'immagazzinamento dell'enzima sia la sua durata dopo la somministrazione a un organismo aumentano considerevolmente. Esperimenti sui ratti hanno dimostrato che il nanozima protegge efficacemente gli organismi da dosi letali di pesticidi altamente tossici e persino da agenti di guerra chimica come il gas nervino VX.
Aleksandr Kabanov dice, "La semplicità del nostro approccio è molto importante. Si potrebbe ottenere un nanozima idrolasi organofosforico semplicemente miscelando soluzioni acquose di anenzima e un polimero biocompatibile sicuro. Questo nanozima è autoassemblato tramite l'interazione elettrostatica tra una proteina (enzima) e un polimero".
Secondo lo scienziato, la semplicità e l'efficacia tecnologica dell'approccio, insieme ai promettenti risultati degli esperimenti sugli animali, portare la speranza che questa modalità possa avere successo nell'uso clinico.
