Исследователи разработали метод, позволяющий быстро и легко снабдить лекарственное вещество углеводным пропуском для проникновения в клетку.

Углеводы, наряду со своими энергетическими функциями, выполняют в клетке ещё множество полезных работ. Углеводные остатки играют роль антенн, улавливающих межклеточные сигналы и вообще передающих информацию из внешней среды внутрь клетки. То есть углеводы не только «кормят» клетку, но и играют важнейшую роль, например, в работе иммунной и гормональной систем. И многие природные сигнальные молекулы имеют углеводные модификации для лучшего взаимодействия с клеткой. А потому учёные давно поняли, что проще всего договориться с живой клеткой, если говорить с ней на одном языке - то есть с использованием углеводных молекул.

В статье, опубликованной в журнале Nature Chemical Biology, группа авторов из Университета Висконсина-Мэдисона (США) предлагает лёгкий и простой способ, с помощью которого можно снабдить лекарства и прочие химикаты, предназначенные для доставки в клетку, углеводными хвостами. Проникновение препарата в клетку можно сделать значительно более эффективным, если модифицировать его сахарной молекулой: клетка с большей охотой пропустит такое лекарство внутрь, что, разумеется, усилит терапевтический эффект. В то же время эта задача представляет определённые трудности, поскольку лекарств много, а снабдить каждое вещество углеводным «пропуском» не такое уж простое дело с точки зрения химии.

Предложенный метод позволяет поставить эту реакцию на поток. Саму реакцию выполняет фермент гликозилтрансфераза, пересаживающий углеводы от специального донора ароматической природы на вещество-мишень. В описанных условиях на одной мишени может быть выстроена целая цепь из 22 углеводных остатков, что может быть весьма кстати, поскольку сложность сахарного придатка порой играет большую роль в сигнально-клеточных делах.

С точки зрения физико-химических соображений, по словам учёных, главная особенность предложенного метода заключается в смещении равновесия реакции в сторону образования нужной модификации. Иными словами, перенос углеводных остатков идёт почти исключительно в одну сторону, и почти никогда - в обратную (в сторону переноса углевода на донорную молекулу). Собственно, это и позволяет навесить на требуемое вещество довольно сложносочинённый углеводный хвост. Ароматические молекулы-доноры, кроме того, обладают способность изменять окраску, если реакция прошла успешно. В эксперименте был использован антибиотик ванкомицин; в итоге его оказалось 11 вариантов, отличающихся по составу и количеству прикреплённых на него углеводных молекул.

Будущее метода представляется авторам в виде универсального инструмента, который, с одной стороны, позволит эффективно модифицировать медицинские препараты, а с другой - быстро оценивать саму возможность такой модификации. Можно одновременно тестировать хоть тысячу лекарств - цветные молекулы-доноры сразу скажут, прошла ли реакция.

Практические возможности метода воистину безграничны: с помощью углеводной модификации можно «уговорить», например, раковую клетку «съесть» препарат, который она никогда даже внутрь не пропустила бы.

Подготовлено по материалам Университета Висконсина-Мэдисона.