Ученые модифицировали белок NELL-1, который способен регенерировать ткани опорно-двигательной системы, инертным бисфосфонатом (BP). Так они получили «умную» молекулу BP-NELL-PEG. Эксперимент на мышах показал, что этот препарат значительно улучшает костеобразование, а неблагоприятные для здоровья эффекты при этом отсутствуют. Это открытие может стать многообещающим средством борьбы с потерей костной массы для людей, которые находятся в космосе. Исследование опубликовано в журнале npj Microgravity.
Каждый месяц в космосе астронавты теряют до 1,5% костной массы. Это происходит из-за того, что в отсутствие гравитации снимается нагрузка с ног. Это угрожает здоровью космонавтов и увеличивает риск переломов во время длительных экспедиций и после возвращения домой.
Чтобы защитить космонавтов от потери костной массы, ученые стимулируют формирование костной ткани при помощи механической нагрузки. Но она не может обеспечить достаточную защиту для космонавтов, которые долго находятся в условиях микрогравитации. Более того, физические упражнения отнимают драгоценное время экипажа и могут быть противопоказаны при некоторых травмах. В новом исследовании ученые показали, что белок NELL-1 способен поддерживать плотность костей и регенерировать ткани опорно-двигательной системы.
Авторы смогли увеличить период полураспада молекулы с 5,5 часа до 15,5 без потери биологической активности. Так они расширили терапевтический потенциал NELL-1. Также ученые модифицировали ее инертным бисфосфонатом (BP). Это препарат, который влияет на костный метаболизм. Полученная «умная» молекула BP-NELL-PEG позволила более точечно воздействовать на костные ткани без обычных вредных эффектов бисфосфонатов, к которым относятся снижение уровня кальция, ломота в мышцах и другие. Результаты оценки эффективности и безопасности разработки показали, что она действительно проявляет специфичность в отношении костной ткани.
Чтобы убедиться, что BP-NELL-PEG можно практически применять в реальных космических условиях, авторы провели эксперимент на мышах. Половина из них подвергалась микрогравитации 9 недель, вторая половина — 4,5 недели (летная группа). Обе группы специалисты лечили либо BP-NELL-PEG, либо физиологическим раствором. Аналогично ученые лечили еще две группы мышей, которые остались на Земле в качестве контрольной группы (земная группа). Как у летных, так и у земных мышей, которые получали BP-NELL-PEG, значительно увеличилось костеобразование, а неблагоприятные для здоровья последствия отсутствовали.
Результаты исследования помогут космонавтам в длительных экспедициях сохранить здоровье. Разработанную молекулу также можно использовать в терапии на Земле для лечения остеопороза и других заболеваний. «Если исследования на людях подтвердят это, BP-NELL-PEG может стать многообещающим средством борьбы с потерей костной массы и разрушением опорно-двигательного аппарата, особенно когда обычные силовые тренировки невозможны из-за травм или других факторов, выводящих из строя», — говорят авторы.
Автор: Дарья Моисеенкова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
