Команда ученых из Кентуккского университета в Лексингтоне под руководством специалиста по компьютерному моделированию лекарств Лей Фана (Lei Fang) модифицировала имеющийся у одного вида бактерий фермент – кокаин-этеразу. В результате получившийся фермент способен эффективно разлагать кокаин при температуре человеческого тела в течение более чем 100 дней.
В природе этот фермент вырабатывает бактерия Stenotrophomonas maltophilia, способная получать из кокаина углерод и энергию. Эти бактерии были выделены впервые в сточных водах фармацевтического завода.
Модифицированный фермент был введен лабораторным мышам и оказался способен защищать их от передозировки кокаина, вовремя его разлагая. Исследователи полагают, что фермент может помочь в лечении кокаиновой зависимости, как во время передозировки, так и для предотвращения рецидивов.
В использовании фермента есть одна проблема. Его молекула представляет собой димер, то есть состоит из двух блоков-мономеров. Она очень чувствительна к температуре и при ее повышении распадается на два мономера. Обычная кокаин-этераза, которую вырабатывает бактерия Stenotrophomonas maltophilia, может существовать при температуре человеческого тела не более 12 минут. Задачей Лей Фана было изменить молекулу так, чтобы она была способна действовать в организме млекопитающего дольше.
Сначала они построили вариант молекулы, сохраняющейся в организме в течение шести часов. Сейчас она уже на второй стадии клинических испытаний в качестве средства для помощи при передозировке кокаина. Но, если для того, чтобы спасти человека при передозировке, этого срока достаточно, то для дальнейшего лечения и предотвращения рецидивов необходим более долгий срок действия фермента. Наконец, недавно им удалось сконструировать вариант молекулы, которая способна работать в организме больше ста дней. Более того, этот вариант на 150% более эффективно, чем «шестичасовой» фермент, разлагает кокаин на бензойную кислоту и метиловый эфир экгонина. Результаты работы группы ученых опубликованы в журнале ACS Chemical Biology.
Эксперименты показали, что новый фермент эффективно защищает их от передозировки кокаина (в 180 раз больше обычной дозы, принимаемой людьми) в течение примерно трех дней. Для меньших доз срок защиты оказывался еще более длительным. «Это самая длительная защита от смертельной дозы кокаина, когда-либо продемонстрированная в живом организме», – говорит Лоран (Laurent Karila), психиатр-нарколог из парижской больницы Пола Броссе.
