Липидные везикулы спасут 0,5 млн. лабораторных мышей от смерти

Источник: phys.org

Именно столько грызунов погибает ежегодно при тестировании активности ботулинического нейротоксина (BoNT), выпускаемого для нужд фармацевтической и косметической промышленности. Это вещество, продукт бактерий Clostridium botulinum, входит в число сильнейших ядов, известных человеку. BoNT тормозит передачу сигналов от нервных окончаний к мышцам и может вызвать паралич и остановку дыхания. Смертельная доза — один микрограмм на килограмм веса человека. Но, как и многие другие яды, BoNT используется в медицине (является компонентом более 100 препаратов). А с 1990 года он используется для производства известного средства от морщин «Ботокс».

Токсин является натуральным продуктом и производится бактериями, причем концентрация и активность вещества не являются постоянной величиной. Так как использование яда — своего рода «игра с огнем», регулирующие органы требуют проверки токсичности каждой партии терапевтического агента. До сих пор применялся стандартный тест на мышах — LD50. В ходе испытаний определяется дозировка, при которой умирает половина подопытных грызунов. «Спасителями» мышей стали ученые Федерального Института Технологий Цюриха (Швейцария). Группа исследователей под руководством Оливера Вейнгарта создала новую тест — систему, состоящую из искусственно созданных липидных мембранных везикул (липосом). В оболочку везикул встроены рецепторы окончаний нервных клеток, с которыми ботулинический нейротоксин может связываться.

За счет подкисления окружающей среды структура токсина изменяется, и часть его направляется внутрь липосом. Там токсин становится активным и расщепляет находящийся в пузырьке белок — сигнализатор, который начинает светиться после расщепления. Эта флуоресценция непосредственно связана с концентрацией токсина — чем она выше, тем ярче светятся липосомы. Способность системы обнаруживать BoNT уже доказана разработчиками в ходе экспериментов. Стоит отметить, что технология не только избавляет часть лабораторных животных от гибели — она обладает и рядом других преимуществ. Производство липосом является достаточно простым и дешевым, и для работы с ними не требуется специальная подготовка сотрудников лабораторий. Кроме того, новая система тестирования более чувствительна и позволяет проводить проверку быстрее, чем при использовании мышей.

В случае с животными предел обнаружения BoNT составляет около десяти пикограмм, а липосомы реагируют на концентрацию чуть меньше одного пикограмма. Липосомы начинают светиться уже через 1 — 3 часа, а конечный результат можно фиксировать через 24 часа после начала проверки. Если же испытывать активность токсина на мышах, то результата приходится ждать до 4 дней. Изначально система разрабатывалась для нужд фармацевтической промышленности, но она может применяться и для других отраслей. В частности, с ее помощью можно выявлять BoNT, содержащийся в питьевой воде или продуктах питания. Наконец, еще одно преимущество технологии — после незначительной модификации ее можно использовать для проверки биологической активности других опасных токсинов. В частности, можно обнаруживать токсин шигеллы (возбудитель дизентирии), столбняка, дифтерии и холеры.