Új módszer fehérjealapú gyógyszerek stabilizálására
A “fehérjék esőköpenyén” alapuló új módszer feleslegessé teheti a gyógyszerek hűtését, így azok szegényebb régiókba vagy konfliktuszónákba is könnyebben eljuttathatóvá válhatnak.
A Nature Communications folyóiratban december 30-án jelent meg a Penn State University kutatóinak cikke, amelyben egy olyan új technológiáról számoltak be, amely tartósan képes stabilan tartani a fehérjealapú gyógyszereket és vakcinákat anélkül, hogy azokat hidegen kellene tartani. A Penn State kutatói által vezetett felfedezés több száz életmentő gyógyszer, például az inzulin, a monoklonális antitestek és a vírusok elleni vakcinák esetében szükségtelenné teheti a gyakran csak bonyolultan, nehézkesen megoldható hűtve tárolást.
A biológiai gyógyszerek több mint 80 százaléka és a vakcinák 90 százaléka hőmérséklet-szabályozott körülményeket igényel. Ez a most leírt megközelítés azonban forradalmasíthatja tárolásukat és elosztásukat, így mindenki számára elérhetőbbé és megfizethetőbbé válhatnak – nyilatkozta Scott Medina, a tanulmány vezetője. –Ezzel a módszerrel több milliárd dollárt lehetne megtakarítani, amelyet jelenleg ezen termékek hűtésére fordítanak az ellátási láncban, és potenciálisan lehetővé tenné a fehérjealapú terápiák alkalmazását olyan környezetben is, ahol az állandó hűtés nem lehetséges, vagy csak nagy nehézségek árán oldható meg.
A kutatócsoport a fejlesztés során a fehérjealapú gyógyszereknél általánosan használt vízalapú oldatot perfluor-karbon olajjal helyettesítette, és öt különböző fehérjét tesztelt, amelyek eltérő egészségügyi funkciókkal, például antitestekkel és enzimekkel rendelkeznek. Az egereken végzett tesztek során a kutatók megállapították, hogy az új oldat ugyanolyan hatékony volt, mint a hűtött változatok, és nem mutatta a toxicitás jeleit, vagyis az olajalapú oldat nem járt káros egészségügyi hatásokkal.
A kutatók azt is megállapították, hogy az olajalapú oldat természetes módon steril volt a fehérjeminták esetében, megjegyezve azt is, hogy később sem tudták azokat baktériumokkal, gombákkal vagy vírusokkal felülfertőzni, mivel ezeknek az organizmusoknak vízalapú környezetre van szükségük a növekedéshez és túléléshez.
A kutatás során egyetlen komoly probléma merült fel: a fehérjék a vízalapú környezetben egyenletesen oszlanak el a folyadékban, az olajban azonban messze nem oldódnak ilyen jól. Ennek kiküszöbölésére a kutatócsoport egy különleges felületaktív anyagot fejlesztett ki – egy olyan molekulát, amely bevonja a fehérje felületét annak érdekében, hogy a fehérje felszínét úgy borítsa be, hogy az egyenletesen legyen képes eloszlani az oldatban.
Ez a felületaktív anyag egyben egy védőburkot is létrehozott a fehérje körül, stabilan tartva azt, és megakadályozva, hogy lebomoljon még 100°C körüli hőmérsékleten is.
A legegyszerűbb erre a fejlesztésre úgy gondolni, mint a fehérjék egyfajta esőkabátjára – fejtette ki Medina. – Ahogy az esőkabát szárazon tart minket, ez a védőburok a fehérjét óvja meg a hőtől és a szennyeződéstől, így az stabil és működőképes marad.
A fehérjealapú gyógyszerek és vakcinák általában érzékenyek a hőre, a fényre és a mozgatásra, rázásra, amelyek mind-mind azzal a hatással járhatnak, hogy a gyógyszerek idővel elveszítik térszerkezetüket és hatásosságukat. A jelenleg a gyógyszerek tárolásánál alkalmazott hűtés ezt a lebomlási folyamatot segít lelassítani, így a készítmény egészen a beadásáig hatékony marad.
Magas hőmérsékleten a fehérjék elkezdenek kihajtogatódni, denaturálódni, és inaktívvá válnak. A kihajtogatódás (unfolding) azért történik, mert amikor a hőmérséklet emelkedik, a vízmolekulák energiája széthúzza a fehérjét, és kibontja azt. Emiatt a fehérjealapú terápiás készítményeket gyakran hűtőszekrényben vagy fagyasztóban kell tárolni, hogy megakadályozzák ezt a folyamatot.
Medina szerint a mostani eredmények jelentősége, hogy kiküszöbölhető a hűtés a gyógyszerek szállítása és tárolása során, amelynek fenntartási, üzemeltetési költsége egy másik tanulmány becslései szerint 2026-ra globálisan 58 milliárd dollárba fog kerülni.
Ez az új módszer csökkentheti a gyógyszerek logisztikai korlátait, és lehetővé teheti, hogy a készítmények az erőforrásokban szűkölködő régiókban, hátrányos helyzetű populációk körében is elérhetővé váljanak – összegzett Medina. – Ez egyrészt jelenti például az elmaradott régiókat, de ugyanúgy igaz harcterekre és olyan konfliktuszónákra, ahol a hűtőlétesítmények száma korlátozott.
A jövőben a kutatók célja annak bizonyítása lesz, hogy módszerük működőképességét további fehérjéken is igazolják, és gyógyszeripari vállalatokkal együttműködve olyan fehérje molekulákat vagy peptideket stabilizáljanak, amelyek számos gyógyszer esetében felhasználhatók.
Jelenleg a szabadalmi jogok megszerzésén dolgozunk, és reméljük, hogy gyógyszeripari vállalatokkal együttműködve stabilabbá és hozzáférhetőbbé tehetjük fehérjealapú termékeiket – zárta gondolatait Medina.
Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:
Discovery couldeliminateneed to refrigeratevaccines and protein-based drugs
Heatstable and intrinsicallysterile liquid protein formulations
Irodalmi hivatkozás:
AtipLawanprasert et al, Heatstable and intrinsicallysterile liquid protein formulations, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-55304-9
