Для лечения нейродегенеративных заболеваний. В кишечнике обнаружены уникальные лактобактерии

Ученые из Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН и МФТИ в сотрудничестве с коллегами обнаружили возможность применения клеток штамма лактобактерий в разработке лекарственных средств для терапии нейродегенеративных заболеваний. Данные клетки продуцируют метаболиты, содержащие важные аминокислоты и гликозиды, способные стабилизировать активность нейронов и поддерживать иммунный гомеостаз.

Полученный фармабиотик — первый в мире препарат, потенциально способный приостанавливать и, возможно, лечить паркинсонизм и другие нейродегенеративные заболевания. Статья опубликована в журнале Frontiers in Microbiology.

Нейродегенеративные заболевания — это группа расстройств нервной системы, возникающих вследствие длительной прогрессирующей дегенерации и последующей гибели определенных групп нейронов. Нейродегенерация приводит к снижению чувствительности нервной системы, нарушению когнитивных, моторных и силовых функций. Всесторонние исследования микробиома кишечника человека в норме и при патологии позволили идентифицировать конкретные виды бактерий, ответственные за поддержание гомеостаза человеческого организма, в том числе за нейромодулирующие функции.

Создание природоподобных лекарственных препаратов-фармакобиотиков на основе бактерий-обитателей кишечного микробиома — мировой тренд в современной фармакологии. Сегодняшний лозунг: от пробиотиков к фармакобиотикам, направленным на лечение конкретных болезней с доказанной клинической эффективностью. Статья российских ученых, опубликованная в июне этого года в престижном международном журнале Frontiers in Microbiology, является программной по своей идеологии и использованию комплексных омиксных технологий: протеомных, метаболомных и траскриптомных.

На первом этапе подобных исследований возникает задача подбора конкретного штамма определенного вида бактерий, способного синтезировать комплекс веществ с заданными свойствами. В лаборатории генетики микроорганизмов ИОГен РАН был выбран штамм Limosilactobacillus fermentum U-21 на основании его антиоксидантных свойств, которые подтверждены с использованием моделей in vivo и in vitro. Здесь его впервые получили и знали, что он является потенциальным источником необходимых метаболитов (постбиотиков).

Для изучения потенциала группы бактерий Limosilactobacillus fermentum U-21 в применении к нейровоспалительным процессам исследователи использовали омиксные технологии.

Сначала с помощью протеомных методов мы идентифицировали и количественно определили белки, экспрессируемые L.fermentum U-21, и выделили белки, играющие важную роль в дезагрегирующей, антиоксидантной и иммуномодулирующей активности.

• Диана Резникова, магистрантка МФТИ

Затем был проведен метаболомный анализ. Он позволил получить представление о низкомолекулярных метаболитах, образующихся в процессе ферментации, и выявить соединения, обладающие противовоспалительной активностью, — γ-аминомасляную кислоту (ГАМК), ниацин, аукубин и сциллоинозитол.

ГАМК стабилизирует активность нейронов, а ниацин модулирует выработку цитокинов, поддерживая иммунный гомеостаз. Аукубин, иридоидный гликозид, обычно выделяемый растениями, обладает антиоксидантными свойствами, что позволяет решать вопросы биодоступности для терапевтического применения. Сциллоинозитол, обнаруженный в везикулах, действует как химический компаньон, уменьшая количество аномальных белковых скоплений, связанных с нейродегенеративными заболеваниями.

• Алексей Ватлин, научный сотрудник ИОГен РАН

Результаты исследования продемонстрировали способность лактобактерии L. fermentum U-21 продуцировать важные биологически активные вещества, которые могут быть использованы при разработке фармакобиотиков для лечения нейродегенеративных заболеваний.

Полученные результаты являются важным этапом доклинических исследований фармабиотика. Мы выявили фармакологически активные ингредиенты, обеспечивающие его способность быть кандидатом в препараты для профилактики и комбинированной терапии паркинсонизма. На сегодняшний день отсутствуют препараты, способные излечивать болезнь Паркинсона. Биотерапевтический препарат на основе исследуемого уникального штамма лактобацилл является первым в мире потенциально способным приостанавливать и, возможно, лечить паркинсонизм и другие нейродегенеративные заболевания. Команда исследователей ИОГен РАН, МФТИ и Института мозга планирует в 2025 году начать клинические исследования фармакобиотика.

• Валерий Даниленко, руководитель исследования, заведующий лабораторией генетики микроорганизмов ИОГен РАН, профессор МФТИ