Глазные капли против катаракты

Исследователи университета Калифорнии в Сан-Франциско, университета Мичигана и университета Вашингтона идентифицировали соединение, которое при использовании в составе глазных капель может устранять проявления катаракты.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) признала катаракту, от которой страдают более 20 миллионов человек во всем мире, приоритетным заболеванием глаз. При катаракте происходит прогрессирующее помутнением кристаллика глаза, в конечном итоге приводящее к полной утрате зрения. Несмотря на существование эффективных хирургических методов лечения катаракты, в развивающихся странах большинство теряющих зрение пациентов не имеют доступа к подобным вмешательствам.

Катаракта является преимущественно возрастным заболеванием. Так же как и при нейродегенеративных патологиях, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, для катаракты характерно аномальное сворачивание и агрегация белковых молекул. В случае катаракты патологическим изменениям подвергаются белки кристаллины.

Кристаллины являются основным компонентом волокнистых клеток, формирующих хрусталик глаза. Вскоре после рождения человека все волокнистые клетки утрачивают способность синтезировать новые белки и избавляться от старых, поэтому кристаллины хрусталика не обновляются на протяжении всей жизни. Эти уникальные особенности обуславливают предрасположенность волокнистных клеток к необратимым повреждениям.

Для нормального функционирования хрусталика этот неизменный ограниченный запас кристаллинов должен поддерживать не только прозрачность, но и эластичность волокнистых клеток, подвергающихся воздействию мышц глаза, постоянно сокращающихся и расслабляющихся для обеспечения фокусировки взгляда на находящихся на разных расстояниях объектах.

Это достигается благодаря участию белков-шаперонов, в течение многих десятилетий поддерживающих растворимость кристаллинов. Это равновесное состояние является очень хрупким, так как патологические агрегированные формы кристаллинов гораздо более стабильны, чем нормально свернутые молекулы. Поэтому шапероны волокнистых клеток должны постоянно противостоять выраженной тенденции кристаллинов к формированию агрегатов. 

Авторы, работающие под руководством доктора Ли Макли (Leah N. Makley) и доктора Кэтрин Макменимен (Kathryn McMenimen), посвятили свое исследование изучению критичных различий между нормальными кристаллинами и их амилоидными (менее растворимыми) формами. Для этого они применили метод, известный как дифференциальная сканирующая флуориметрия с высокой пропускной способностью, при использовании которого белки испускают свечение при достижении своей точки плавления. 

Целью этой работы было выявление соединений, присутствие которых снижает температуру плавления амилоидных форм кристаллинов до нормальных значений. Сначала исследователи протестировали 2450 соединений, из которых было выбрано 12 наиболее перспективных кандидатов, все они относились к классу стеролов. Способность одного из этих соединений, известного как ланостерол, устранять катаракту была продемонстрирована ранее в работе, результаты которой были опубликованы в июле этого года в журнале Nature. Однако из-за ограниченной растворимости ланостерола авторам работы приходилось вводить его в ткани глаза в форме инъекции.

Взяв за образец ланостерол и другие стеролы, исследователи синтезировали и протестировали еще 32 дополнительных соединения. Результатом этого стала идентификация наиболее перспективного кандидата, потенциально способного растворять катаракты при применении в составе глазных капель. На сегодняшний день это вещество известно как «соединение 29».

Эксперименты в пробирках подтвердили способность «соединения 29» обеспечивать выраженную стабилизацию кристаллинов, предотвращать формирование их амилоидных форм, а также растворять уже сформировавшиеся амилоиды.

 

Пятинедельным мышам три раза в неделю в течение шести недель закапывали в правый глаз содержащие «соединение 29» глазные капли. В левый глаз животных закапывали пустой раствор-носитель. В конце эксперимента состояние хрусталиков животных оценили методом биомикроскопии с помощью щелевой лампы, продемонстрировавшим повышение прозрачности. Белая пунктирная линия очерчивает границы глазного яблока.

После этого содержащие «соединение 29» глазные капли были протестированы на линии мышей, имеющих мутацию, обуславливающую предрасположенность к катаракте. Обследование глаз животных с помощью щелевой лампы, аналогичное применяемому для оценки выраженности катаракты у человека, показало, что экспериментальные капли обеспечили частичное восстановление прозрачности пораженных катарактой хрусталиков животных.

Схожие результаты были получены при закапывании экспериментальных глазных капель мышам с естественным образом сформировавшимися катарактами, а также при воздействии «соединения 29» на удаленные при проведении хирургических вмешательств фрагменты пораженной катарактой ткани хрусталиков человека.

Авторы отмечают, что оценка прозрачности хрусталика с помощью щелевой лампы не позволяет непосредственно оценить остроту зрения и эффективность «соединения 29» как средства для лечения катаракты можно определить только при проведении клинических исследований. В настоящее время лицензия на «соединение 29» принадлежит одному из исследователей, который основал компанию ViewPoint Therapeutics, работающую над созданием препарата, пригодного для применения в клинике.

Авторы считают, что область применения полученных ими результатов выходит далеко за пределы лечения катаракты. При изучении под микроскопом вызывающие катаракту белковые агрегаты практически неотличимы от белковых агрегатов, вызывающих болезни Альцгемера, Паркинсона и Гентингтона. Поэтому исследователи считают, что разработанный ими подход можно использоваться для поиска препаратов, потенциально пригодных для лечения нейродегенеративных болезней.

Статья Leah N. Makley et al. Pharmacological chaperone for α-crystallin partially restores transparency in cataract models опубликована в журнале Science.

Евгения Рябцева

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам  University of California, San Francisco:
Eye Drops Could Clear Up Cataracts Using Newly Identified Chemical.