Российские ученые расшифровали геном медицинской пиявки и детально изучили состав ее слюны. Исследователи из МФТИ и ФНКЦ ФХМ имени Ю. М. Лопухина ФМБА России обнаружили ранее неизвестный белок, который может стать более безопасной и эффективной альтернативой лекарственным средствам, применяемыми сегодня для профилактики и терапии тромбоза, сообщила пресс-служба института.
Пиявок относят к подклассу кольчатых червей, обитающих во влажной среде, преимущественно в пресных водоемах. Это либо паразиты, питающиеся кровью других живых существ, либо хищники, поедающие своих жертв. Науке известно несколько сотен видов пиявок, и только некоторых из них, в том числе вид Hirudo medicinalis, то есть медицинскую пиявку, можно использовать в лечебных целях. Во рту у медицинской пиявки до 400 зубов, а при укусе она выделяет секрет слюнных желез — жидкость, содержащую свыше 100 биологически активных веществ, которые помогают при гипертонии, тромбозах, гнойно-воспалительных и других заболеваниях.
По словам ученых, из этих веществ наиболее изученным и нашедшим широкое применение является антикоагулянт — гирудин. Под антикоагулянтами понимают вещества, которые угнетают процессы свертывания крови и препятствуют образованию тромбов. Сейчас в медицинской и фармацевтической отрасли, как правило, работают не с природным, а с рекомбинантным гирудином, то есть полученным с помощью технологий генной инженерии.
До сих пор идентифицированы не все белки, содержащиеся в слюне медицинской пиявки. Ученые из МФТИ и ФНКЦ ФХМ им. Ю .М. Лопухина ФМБА России расшифровали геном медицинской пиявки, а также исследовали протеом и транскриптом.
Под словом геном понимают наследственную информацию, хранящуюся в каждой клетке организма. Транскриптом называют совокупность молекул РНК, а транскрипцией — процесс переписывания информации с ДНК на РНК. Клетки, в свою очередь, синтезируют белки на основании содержащейся в РНК информации, а совокупность всех белков клетки называют протеомом. Транскриптом и протеом, в отличие от генома, в зависимости от условий могут изменяться от клетки к клетке. Таким образом, изучая транскриптом и протеом клеток слюнных желез пиявки, исследователи смогли установить вещества, которые синтезируются именно в этих клетках и попадают в ранку при укусе.
«В ходе исследований был обнаружен ранее неизвестный белок, состоящий из 162 аминокислот, причем 16 % из них представлены цистеином, что очень много, — рассказала Валентин Манувера, доцент кафедры молекулярной и трансляционной медицины МФТИ. — Данный белок значительно замедляет свертывание крови, поэтому мы назвали его цистеин-богатым антикоагулянтом медицинской пиявки».
Последующие исследования ученые проводили с рекомбинантным белком. Его получили в клетках кишечной палочки. Кишечная палочка — это бактерия, обитающая в кишечнике теплокровных живых существ, в том числе человека, и являющаяся отличным реактором для синтеза чужеродных белков. Последующая очистка белка проводилась методом металл-хелатной аффинной хроматографии — это физико-химический метод, позволяющий разделить смесь веществ, в данном случае — белков. Процесс основан на специфическом взаимодействии компонентов растворенной смеси с твердым носителем. В качестве твердого носителя ученые использовали полимер, сефарозу, с закрепленными на его поверхности ионами никеля. Чтобы повысить эффективность разделения, в структуру белка вводили несколько аминокислот — гистидинов, которые прочно связываются с носителем.
Антикоагулянтные свойства открытого белка изучали с помощью стандартных анализов, которые выполняют в клинических лабораториях для оценки свертываемость крови по ряду показателей, включая активированное частичное тромбопластиновое время (АЧТВ), протромбиновое время (ПВ) и тромбиновое время (ТВ). Все три величины показывают продолжительность протекания различных реакций в организме, приводящих к превращению крови из жидкости в плотный сгусток — тромб. Для сравнения, аналогичные эксперименты были выполнены с гирудином и контрольным образцом, то есть с плазмой крови без добавления антикоагулянтов.
Выяснилось, что присутствие в плазме крови цистеин-богатого антикоагулянта медицинской пиявки значительно увеличивает активированное частичное тромбопластиновое время (АЧТВ): в 10 раз при концентрации 20 µМ по сравнению с контрольным образцом и в 2—7 раз при сопоставлении с пробой, содержащей то же количество гирудина (Рисунок 1).
Точный способ действия нового антикоагулянта пока до конца не изучен. Ученые показали, что он, как и гирудин, может подавлять один из ключевых ферментов свертывания крови — тромбин. Поскольку эффективность цистеин-богатого антикоагулянта намного выше, он, скорее всего, подавляет и другие ферменты, отвечающие за этот процесс, считают ученые. По косвенным данным, одним из таких ферментов является фактор Xa (Рисунок 2). Фактор Ха — это активная форма гамма-глобулина, вырабатываемого печенью, который называют фактором свертывания крови Х.
Новые данные говорят о том, что белок, обнаруженный учеными в слюне пиявок, может послужить основой для новых эффективных лекарств, применяемых в профилактических и терапевтических целях от тромбоза. Результаты исследования, выполненного при поддержке Российского научного фонда, опубликованы в журнале Biochemical and Biophysical Research Communications.
