Nova tehnika skladištenja može da održi stabilne lekove i vakcine zasnovane na proteinima, a da ih ne drži hladnim. Ovo otkriće, koje su predvodili istraživači iz Penn Stejta, moglo bi da eliminiše potrebu za hlađenjem za stotine lekova koji spašavaju živote kao što su insulin, monoklonska antitela i virusne vakcine.
„Preko 80% bioloških lekova i 90% vakcina zahtevaju uslove pod kontrolom temperature. Ovaj pristup bi mogao da revolucioniše njihovo skladištenje i distribuciju, čineći ih pristupačnijim i pristupačnijim za sve“, rekao je Skot Medina, vođa studije i Vilijam i Vendi Korb u ranoj karijeri Profesor biomedicinskog inženjerstva u Penn State.
„Ovo bi uštedelo milijarde dolara koje se trenutno troše na održavanje ovih proizvoda hladnim u celom lancu snabdevanja i potencijalno bi omogućilo upotrebu proteinskih terapija u sredinama gde stalno hlađenje nije moguće.“
Istraživanje je nedavno objavljeno u časopisu Nature Communications. Kroz seriju eksperimenata, istraživački tim je zamenio rastvor na bazi vode koji se obično koristi u lekovima na bazi proteina sa perfluorougljeničnim uljem i testirao pet različitih proteina sa nizom funkcija povezanih sa zdravljem, kao što su antitela i enzimi.
Kada su testirani na miševima, istraživači su otkrili da je novo rešenje jednako efikasno kao i rashlađene verzije i nije pokazalo znakove toksičnosti, što znači da rastvor na bazi ulja nije imao štetnih efekata na zdravlje.
Istraživači su takođe otkrili da je rastvor na bazi ulja bio prirodno sterilan za uzorke proteina, napominjući da oni ne mogu biti kontaminirani bakterijama, gljivicama ili virusima kojima je za rast i preživljavanje potrebno okruženje na bazi vode.
Postojao je jedan problem: proteini u sredinama na bazi vode se ravnomerno šire po tečnosti. U ulju nisu toliko rastvorljivi, objasnila je Medina. Dakle, tim je razvio surfaktant – molekul koji prekriva površinu proteina – da zaštiti površinu proteina na način koji bi mu omogućio da se ravnomerno rasprši po rastvoru.
Surfaktant je takođe stvorio zaštitnu ljusku oko proteina, održavajući ga stabilnim i sprečavajući ga da se razbije čak i na temperaturama do 212 stepeni Farenhajta, što bi inače izazvalo ključanje vode.
„Razmišljajte o tome kao o kabanicama za proteine“, rekla je Medina, koja je takođe povezana sa Institutom za nauke o životu Hak u državi Pen. „Baš kao što vas kabanica održava suvim, ova zaštitna školjka štiti protein od toplote i kontaminacije, omogućavajući mu da ostane stabilan i funkcionalan.“
Lekovi i vakcine zasnovane na proteinima su obično osetljivi na toplotu, svetlost i kretanje, a sve to može dovesti do gubitka strukture i funkcije tokom vremena, objasnila je Medina. Hlađenje pomaže da se uspori taj proces degradacije, tako da će lek ostati efikasan sve dok se ne primeni.
„Na visokim temperaturama, proteini će početi da se razvijaju i postanu neaktivni“, rekla je Medina. „Razvijanje se dešava zato što kada se temperatura poveća, energija molekula vode će razdvojiti protein i razviti ga. Zbog toga, proteinske terapije često moraju da se čuvaju u frižiderima ili zamrzivačima kako bi se sprečilo odvijanje.“
Medina je rekla da ovi nalazi imaju potencijal da ograniče ili eliminišu logistiku hladnog lanca, što je mreža snabdevanja neophodna za dobijanje terapija od mesta gde se proizvodi do različitih distributivnih centara pre nego što se primeni pacijentima.
U 2020. godini, drugi tim istraživača je otkrio da će logistika hladnog lanca koštati 58 milijardi dolara globalno do 2026. godine.
„Ako nešto krene naopako u procesu, aktivnost proteinske terapije može biti izgubljena, lek više ne može biti efikasan ili postaje kontaminiran i pacijenti mogu potencijalno biti oštećeni“, rekla je Medina.
Istraživači su rekli da njihov pristup ima potencijal da smanji troškove i prepreke za farmaceutske kompanije, što bi moglo dovesti do veće uštede i boljeg pristupa pacijentima kojima su ove terapije potrebne.
„Ova nova metoda bi takođe mogla da smanji barijere i omogući distribuciju lekova u okruženjima sa oskudnim resursima među svim populacijama“, rekla je Medina. „Mogli bismo ovo čak i da koristimo za one na bojnom polju, gde bi ove terapije bile potrebne, ali je pristup hlađenju ograničen.
U budućnosti, istraživači imaju za cilj da pokažu da njihov metod funkcioniše sa dodatnim proteinima i da se udruže sa farmaceutskim kompanijama kako bi stabilizovali proteinske molekule ili peptide koji bi se mogli koristiti u nizu lekova.
„Trenutno smo u procesu obezbeđivanja patentnih prava i nadamo se da ćemo partnerstvo sa farmaceutskim kompanijama učiniti stabilnijim i dostupnijim njihovim proteinskim proizvodima“, rekla je Medina.
Tim uključuje Girish Kirimanjesvara, vanredni profesor veterinarskih i biomedicinskih nauka; Atip Lavanprasert, Mariangeli Gonzalez Vargas i Arishia Devan, postdiplomci Penn State; kao i Harminder Sing, postdoktorant; i Sopida Pimcharoen, studentkinja osnovnih studija.
