Получаване на нови полимерни наноносители за имобилизиране и контролирано доставяне на протеолитичнен ензим сератиопептидаза

Проект КП-06-М69/3

Ръководител:

гл. ас. Катя Каменова-Стоянова

Базова организация:

Институт по полимери, Българска академия на науките

Начало:

8 декември 2022 г.

Продължителност:

24 месеца

Резюме на проекта:

Острите и хроничните възпалителни заболявания са един от най-често срещаните здравословни проблеми в света. Едно от предизвикателствата при контролиране на възпалението е правилното диагностициране и избора на подходяща терапия. Повечето от противовъзпалителните лекарства са свързани със симптоматично облекчение, а не с лечение и имат тежки странични ефекти и предизвикват нежелани реакции в организма. През последното десетилетие използването на ензими като терапевтици стана неразделна част от съвременната медицина главно поради тяхната селективност и ефикасност. Сератиопептидазата (Serratiopeptidase) е протеолитичен ензим, определен като „супер ензим“, който е с доказана мощна противовъзпалителна активност. Клиничната употреба на ензима е съобщена за много заболявания като артрит, синузит, при възпалителни заболявания на червата, фиброкистоза на гърдата, хроничен бронхит, постоперативно подуване и болка, атеросклероза и др. Доказаният ефект на сератиопептидазата се дължи на: 1) инхибиране на освобождаването на възпалителните медиатори; 2) ускоряване на втечняването на секрети и храчки, и 3) засилване на действието на антибиотиците.
Критичният проблем при ензимната терапия възниква от големия размер на протеиновата молекула, чувствителността и към денатурация и разграждане, краткия полуживот и лошата бионаличност. Проектирането на системи за доставяне на тези биоактивни вещества все още остава предизвикателство и е обект на голям научноизследователски интерес. Една от обещаващите стратегии за решаване на тези проблеми е използването на полимерни наноносители. Полимерните мицели от вида ядро-обвивка, формирани от амфифилни блокови съполимери, притежават изключителен потенциал за разработване на високоефективни системи за контролирано доставяне на активни субстанции при лечението на множество заболявания. Многофункционалността на тези системи и тяхната уникална структура дава възможност да бъдат натоварени с голямо разнообразие от терапевтични агенти, включващи не само редица водонеразтворими лекарствени компоненти, а също така и терапевтични протеини, пептиди, ДНК, SiRNA и др. Полимерните мицели се очертават като особено перспективни носители благодарение на способността им да включват в структурата си както хидрофилни, така и хидрофобни лекарствени вещества, да контролират процеса на освобождаване и да осигуряват таргетно действие. В сравнение с конвенционалните системи за доставяне (например таблетки, капсули, микрочастици), тези системи притежават редица предимства, като по-добър терапевтичен ефект, биосъвместимост, прицелно насочване към клетка или тъкан, предпазване на лекарството от разграждане, контрол на концентрацията в организма и др.

Preparation of novel polymeric nanocarriers for immobilization and controlled delivery of the proteolytic enzyme serratiopeptidase

Project КП-06-М69/3

Coordinator:

Assis. Prof. Katya Kamenova-Stoyanova

Base organization:

Institute of Polymers, Bulgarian Academy of Sciences

Start:

December 08, 2022

Duration:

24 months

Summary:

Acute and chronic inflammatory diseases are one of the most common health problems in the world. One of the challenges in controlling inflammation is the correct diagnosis and selection of appropriate therapy. Most of the anti-inflammatory drugs are related to symptomatic relief rather than treatment and have severe side effects and cause adverse reactions in the body. In the last decade, the use of enzymes as therapeutics has become an integral part of modern medicine mainly due to their selectivity and efficacy. Serratiopeptidase is a proteolytic enzyme defined as a „super enzyme“ with proven powerful anti-inflammatory activity. Clinical use of the enzyme has been reported for many diseases such as arthritis, sinusitis, inflammatory bowel disease, fibrocystic breast disease, chronic bronchitis, post-operative swelling and pain, atherosclerosis, etc. The proven effect of serathiopeptidase is due to: 1) inhibition of the release of inflammatory mediators; 2) accelerating the liquefaction of secretions and sputum, and 3) enhancing the effect of antibiotics.
The critical problem in enzyme therapy arises from the large size of the protein molecule, susceptibility to denaturation and degradation, short half-life, and poor bioavailability. The design of delivery systems for these bioactive substances still remains a challenge and is the subject of great research interest. One of the promising strategies to solve these problems is the use of polymeric nanocarriers. Core-shell polymeric micelles, formed from amphiphilic block copolymers, have exceptional potential for the development of highly efficient systems for the controlled delivery of active substances in the treatment of many diseases. The multifunctionality of these systems and their unique structure enables them to be loaded with a wide variety of therapeutic agents, including not only a number of water-insoluble medicinal components, but also therapeutic proteins, peptides, DNA, SiRNA, etc. Polymeric micelles have emerged as particularly promising carriers due to their ability to incorporate both hydrophilic and hydrophobic medicinal substances into their structure, to control the release process and to provide targeted action. Compared with conventional delivery systems (e.g. tablets, capsules, microparticles), these systems possess a number of advantages, such as better therapeutic effect, biocompatibility, targeting to a cell or tissue, protecting the drug from degradation, controlling the concentration in the body, and etc.