Наноразмерная энзимодинамическая терапия
Энзимодинамическая терапия (EDT) — это новый тип динамической терапевтической модальности, связанной с активными формами кислорода (ROS), которая использует ферментативные каталитические реакции в живых организмах для лечения заболеваний путем контроля генерации или элиминации ROS. ROS — высокоактивные химические вещества, содержащие кислородные свободные радикалы. ROS в физиологической концентрации полезны для организма.
Однако избыточная продукция ROS вызывает окислительное повреждение, связанное с множеством заболеваний, включая злокачественные опухоли, нейродегенерацию, сердечно-сосудистые заболевания и воспаление.
Обзор, опубликованный в MedComm—Biomaterials and Applications, был разработан проф. Юй Ченем и написан его постдоком д-ром Зейю Ваном и аспирантом Хуэй Хуаном (Materdicine Lab, Шанхайский университет).
Наночастицы с уникальными ROS-регулирующими свойствами широко применяются в биомедицине. Среди них нанозимы — наноматериалы с каталитическими способностями ферментов, которые могут реагировать на внешнее воздействие и запускать биохимические реакции в тканях для продукции или потребления ROS.
По типу материала нанозимы классифицируют на:
- Металлические
- Оксиды металлов
- Сульфиды металлов
- Углеродные материалы
- Композитные материалы
- Новые органические наносистемы
По типу катализа их делят на семейства оксидоредуктаз, гидролаз, лиаз и др. В обзоре систематически представлены нанозимы, подобные оксидазе (OXD), глюкозооксидазе (GOD), пероксидазе (POD), каталазе (CAT), супероксиддисмутазе (SOD) и глутатионпероксидазе (GPx).
Суть катализа — изменение пути реакции и снижение энергии активации для ускорения скорости реакции. Поэтому главная цель исследования механизма катализа нанозимами — раскрыть процесс перестройки атомов реагентов на поверхности материала, определить путь реакции с наименьшей энергией активации и установить влияние химического состава и структуры на каталитическую эффективность.
На основе этого авторы рассмотрели основные каталитические механизмы оксидоредуктаз (POD, OXD, CAT, SOD) и перечислили практически все доступные факторы регуляции активности нанозимов.
Поскольку разные нанозимы обладают различными характеристиками для продукции или удаления ROS, в обзоре обобщены репрезентативные стратегии EDT для лечения заболеваний путем регуляции уровня ROS:
- Заболевания, основанные на продукции ROS: рак, бактериальные инфекции.
- Заболевания, связанные с удалением ROS: воспаление, нейродегенерация.
На основе глубокого анализа классификации, каталитических механизмов и регуляции активности нанозимов, а также прогресса в EDT, авторы также представили новые идеи относительно проблем и перспектив EDT. Этот всесторонний обзор полезен для разработки терапевтических стратегий на основе EDT.