То, как лекарства будут воздействовать на наш организм, зависит, в частности, от ферментов под названием цитохромы Р450. Ученые РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России исследуют их работу для решения различных фармакологических задач.
О том, как продвигается проект, поддержанный Российским научным фондом, рассказал Алексей Владимирович Кузиков, заведующий Научно-исследовательской лабораторией биокаталитических систем, кандидат биологических наук, доцент кафедры биохимии медико-биологического факультета РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России.
Цитохромы P450 катализируют метаболизм, то есть усвоение организмом лекарств и ряда эндогенных соединений, например, таких, как стероидные гормоны. От их работы зависит как долго препараты будет в организме оставаться и как именно действовать (включая и основной, и побочный эффекты), а также как будут взаимодействовать между собой несколько одновременно принимаемых лекарств, поэтому с точки зрения медицины и фармакологии изучение функций цитохромов P450 невероятно важно.
Обычно, чтобы все это узнать, специалисты моделируют метаболизм лекарства при участии цитохромов P450 in vitro, то есть, в искусственных условиях, и анализируют продукты реакций. Но такого метода не всегда достаточно. Лекарственные соединения различаются по химической природе, в каждом случае требуется подбирать оптимальные условия для анализа конкретного лекарства и его метаболита. Кроме того, чтобы цитохром P450 осуществлял свою функцию в пробирке, ему необходимы дополнительные белки, участвующие в переносе электронов от коферментов. Выполнение этих условий для каждой разновидности лекарства требует больших финансовых и трудовых затрат.
Ученые РНИМУ им. Н.И. Пирогова решили применить усовершенствованные электрохимические подходы для определения активности цитохромов P450, для чего создают специальные коммерчески доступные тест-системы. Это позволяет избежать дополнительных времяемких стадий анализа и необходимости использовать дополнительные белки, а также, в ряде случаев, повысить чувствительно исследований.
«Принципиальное отличие нашей системы состоит в том, что для ее работы необходима только индивидуальная изоформа цитохрома P450, которая иммобилизуется на миниатюрном одноразовом электроде диаметром 2–4 мм. Он служит источником электронов для восстановления иона железа гема фермента, в результате чего последний активируется и способен метаболизировать лекарственное соединение. Образующиеся продукты ферментативной реакции определяются на втором электроде такого же размера благодаря их электрохимическому окислению. Регистрируемый ток отражает концентрацию возникающего продукта. Предложенный нами подход для определения активности фармакологически значимых цитохромов P450 является полностью оригинальным и относительно простым в практическом применении», — пояснил Алексей Кузиков.
В результате исследователи надеются получить удобную в практическом использовании и универсальную аналитическую систему для решения задач фармакологии, связанных с определением активности цитохромов P450.
Специалисты уже изучили электрохимические свойства ряда нестероидных противовоспалительных средств, противоэпилептических, противоопухолевых и антикоагулянтных препаратов и их метаболитов.
Разработки могут использоваться в биомедицинских исследованиях при решении ряда задач, связанных с определением фармакокинетики лекарственного соединения, и оценкой вероятности возникновения побочных действий, связанных с ингибированием активности данных цитохромов.
