ГМ-пробиотик синтезировал лекарство от ревматоидного артрита прямо в кишечнике

Американские ученые научили Lactobacillus reuteri синтезировать блокатор калиевых каналов лимфоцитов, который способен снижать пролиферацию эффекторных T-клеток памяти и, как следствие, воспаление. Как сообщается в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, ежедневный пероральный прием ГМ-пробиотика значительно уменьшил клинические проявления ревматоидного артрита у крыс.

Биологические препараты — широкая группа лекарств, которая часто применяется для лечения онкологических и метаболических заболеваний, а также хронических воспалительных заболеваний соединительной ткани. Основной преградой для их широкого распространения остается способ введения в организм. Все они вводятся парентерально, с помощью инъекций, что значительно снижает приверженность лечению пациентов, которым такие препараты прописывают часто пожизненно, как, например, при ревматоидном артрите.

Современные методы лечения ревматоидного артрита включают стероидные и нестероидные противовоспалительные препараты, болезнь-модифицирующие антиревматические препараты и модификаторы иммунного ответа — антитела, нацеленные на цитокины и их рецепторы. Такой подход эффективен для снижения воспаления и уменьшения боли, однако он слабо связан с непосредственным патогенезом ревматоидного артрита и повышает вероятность инфекций и онкологических заболеваний. Кроме того, биологические препараты могут быть иммуногенными и стимулировать выработку нейтрализующих антител после повторного введения препарата.

У пациентов с ревматоидным артритом в соединительной ткани суставов обнаруживается большое количество эффекторных T-клеток памяти, ответственных за воспаление. В состоянии покоя эти клетки экспрессируют низкие уровни калиевого канала Kv1.3. Он регулирует потенциал плазматической мембраны и гомеостаз кальция — одного из основных активаторов Т-лимфоцитов. При активации эффекторной T-клетки памяти резко увеличичвается экспрессия Kv1.3, что ведет к повышению уровня кальция в клетке и запуску процесса воспаления.

Белковую молекулу ShK-186 считают мощным и селективным пептидным блокатором Kv1.3. Его успели протестировать на крысах, нечеловеческих приматах, здоровых добровольцах и пациентах с аутоиммунным заболеванием. В испытаниях он показал значимый терапевтический эффект и удовлетворительный профиль безопасности.

Кристин Битон (Christine Beeton) с коллегами из Медицинского колледжа Бейлора модифицировали пробиотическую бактерию Lactobacillus reuteri так, чтобы она синтезировала молекулу, схожую с ShK-186 — ShK-235. Бактерия показывала высокую экспрессию молекулы in vitro, в связи с чем ученые решили провести эксперимент in vivo.

Сначала ученые проверили, может ли молекула ShK-235 проникать из просвета кишки в кровоток здоровых крыс и крыс с моделью ревматоидного артрита. Для этого они однократно давали крысам пробиотик Lactobacillus reuteri (LrS235) в дозе 10⁹ колониеобразующих единиц и спустя шесть часов проверяли способность их плазмы крови блокировать каналы Kv1.3. Сыворотки от крыс, которым вводили пробиотик снижали интенсивность токов Kv1.3 на 37 процентов, тогда как сыворотки от крыс, которым вводили капсулу с желатином (контроль), не влияли на токи в Kv1.3.

Затем исследователи оценили, насколько введение капсул с модифицированными Lactobacillus reuteri способно снизить реакцию гиперчувствительности замедленного типа в ухе крыс — модели хронического воспаления. Как и ожидалось, пероральный прием пробиотика и инъекция ShK-235 снизили площадь воспаления на 30 и 58 процентов соответственно. При этом прием капсул с нативным ShK-235 не влиял на воспаление.

Также ученые проверили эффективность перорального приема модифицированного пробиотика в модели тяжелого ревматоидного артрита у крыс. Им вводили один из четырех препаратов: инъекционное плацебо, инъекционный ShK-235, капсулы с модифицированными бактериями или капсулы с плацебо. Введение капсул с плацебо не повлияло на общую тяжесть заболевания. Инъекция синтетического ShK-235 снизила средний балл тяжести артрита почти на 60 процентов, а прием капсул с ГМ-бактериями снизил средний балл тяжести артрита на 84 процента по сравнению с контрольной группой.

Гистологическое исследование тканей суставов мышей, получавших плацебо, выявило сильную деградацию и эрозию хряща, образование паннуса и разрастание синовиальных тканей. У мышей, получавших инъекции ShK-235 или капсулы с ГМ-бактериями, гистологическая картина была сходна с гистологической картиной здоровых мышей. На компьютерной томографии задних конечностей наблюдались значительные эрозии костей у крыс, получавших плацебо. У крыс из экспериментальной группы кости оказались более сохранны.

Ученые не обнаружили признаков иммунных реакций на белок ShK-235, вырабатываемый ГМ-бактериями. Таким образом, как считают исследователи, такой способ доставки лекарств следует как можно скорее опробовать на людях, поскольку он может решить сразу две проблемы — повысить приверженность пациентов к лечению и обойти иммунный контроль организма.

Исследователи давно пытаются «приручить» бактерии, чтобы использовать их в качестве доставщика лекарств. Они даже научили их реагировать на окружающую температуру, чтобы экспрессия необходимых лекарственных молекул начиналась в нужной части желудочно-кишечного тракта.