Микробиом как альтернативный источник поиска и создания лекарственных препаратов: фармабиотиков и метабиотиков
Комментарий В.Н.Даниленко о создании новых лекарственных препаратов для лечения заболеваний различной этиологии включая симптомы, ассоциированные с Covid-19Микробиом – альтернативный источник поиска и создания лекарственных препаратов: фармабиотиков и метабиотиков
Создание новых лекарственных препаратов для лечения заболеваний различных этиологий - онкологических, кардиологических, аутоиммунных, нейропсихиатрических, нейродегенеративных и, в первую очередь, инфекционных, испытывает в последние годы определенные трудности. Пандемия Covid-19 и возможные последствия перенесенного заболевания обострили ситуацию и мобилизовали мировые научные и бизнес-сообщества на разработку новой концепции поиска и создания новых лекарств (противовоспалительных). В первую очередь препаратов с иммуномодулирующей и антиоксидантной активностью. Создание лекарственных препаратов, имеющих минимальные побочные эффекты и естественно встроенных в функционирование человеческого организма, а также селективно мобилизующих его иммунную и антиоксидантную защитную систему, становится все более востребованным. Бурное развитие в последнее десятилетие междисциплинарного направления «микробиом человека» открыло новые глобальные перспективы для поиска новых биомишеней и разработки лекарственных средств различной направленности. Сегодня хорошо известно, что практически все заболевания коррелируют с нарушением (дисбиозисом) композиции и функционирования микробиома кишечного тракта. Практически при любых заболеваниях дисбиозис сопровождается нарушением функционирования иммунной системы и воспалительными процессами от локальных до системных, охватывающих все органы и системы человека.
Известна роль микробиома и его основных бактериальных компонентов (пробиотических бактерий) в становлении и поддержании иммунитета. Изучается антиоксидантный потенциал пробиотических бактерий, в первую очередь лактобацилл и бифидобактерий.
Классические пробиотические бактерии известны со времен их открывателя Мечникова и широко используются в пищевой и медицинской промышленности. В последние годы формулируется новая концепция разработки и применения полезных комменсальных бактерий микробиома и их ингредиентов (компонентов) для профилактики и лечения заболеваний различных этиологий. Дано определение понятия пробиотиков нового поколения – фармабиотиков. Фармабиотики – живые бактериальные культуры; их клеточные компоненты; ингредиенты, включая белки, пептиды, ферменты, ДНК, малые РНК и др., обладающие доказанной фармакологической активностью и безопасностью. Это определение включает в себя применяемые термины метабиотики и постбиотики. Метамикробиом понимается как совокупность генов, полученных в результате метагеномного анализа микробиома. Как правило источником фармабиотиков (мета- и постбиотиков) является микробиом кишечного тракта человека и пробиотические бактерии, выделенные из него. Формируются биобанки Микробиот кишечника и пробиотических бактерий, выделенных из них. Разрабатываются новейшие технологии поиска и изучения перспективных свойств фармабиотиков. Формируется новая парадигма создания фармпрепаратов на основе фармабиотиков, в том числе противоинфекционных. Учитывая высокий иммуномодулирующий и антиоксидативный потенциал фармабиотиков, планируется их использование для повышения активности антибиотиков, вакцин и других существующих лекарственных препаратов. Фармабиотики селективного действия рассматриваются как новое поколение препаратов для коррекции микробиома с целью восстановления иммунного гомеостаза организма и снятия воспалительных процессов, вызванных оксидативным стрессом. С целью ускоренного создания таргетных фармабиотиков исследования ведутся параллельно и комплексно по нескольким направлениям. Фундаментальные исследования по изучению механизмов действия уже отобранных фармабиотиков и метабиотиков, разработка концепции и новых генетических и биоинформатических технологий для поиска фармабиотиков в заданных метагеномах здоровых людей, в том числе стрессоустойчивых, и последующий отбор и характеристика отобранных уникальных штаммов с помощью омиксных технологий.
Использование микробиома (микробиоты) человека в терапевтических целях (поиски новых лекарственных препаратов и создание диагностикумов) – стремительно развивающееся в мире направление. Более 250 компаний и 800+ исследовательских проектов заявили себя в базе данных Microbiome Drug Database https://www.microbiometimes.com/drug-database-2/. Ведется поиск уникальных штаммов бактерий (фармабиотиков) и их продуктов (метабиотиков – постбиотиков) с целью лечения и профилактики различных патологий, включая инфекционные. Большое внимание уделяется разработке препаратов с иммунокорректирующей (модулирующей) и антиоксидантной активностью. Создан ряд компаний, официально заявивших о себе и продвигающих свои продукты на мировом рынке.
Все коммерческие компании, присутствующие на рынке можно разделить на две основные группы: компании, который рассматривают микробиом как источник фармабиотиков и компании, который рассматривают микробиом как биомишень для коррекции с использованием различных препаратов и технологий. Совокупность полученных данных позволит охарактеризовать по различным параметрам микробиома кишечника человека и разработать на основе этих данных технологии создания новых лекарственных препаратов.
ИОГен РАН за последние 5-7 лет внес свой вклад в изучение микробиома человека и пробиотических (симбиотических) бактерий, являющихся его ключевыми компонентами: лактобацилл и бифидобактерий http://vigg.ru/institute/podrazdelenija/otdel-geneticheskikh-osnov-biotekhnologii/laboratorija-genetiki-mikroorganizmov/.
В частности, большой интерес вызвала публикация в журнале «Anaerobe» о FN3 белке бифидобактерий связывающем селективно TNFα интерлейкин https://www.microbiometimes.com/a-bifidobacterial-protein-that-can-reduce-inflammation-in-covid-19-found-by-a-rudn-geneticist/
За последние годы на базе ИОГен РАН практически сформировался Центр, разрабатывающий и использующий генетические технологии современного уровня, для изучения микробиома человека и применения полученных данных для разработки новых лекарственных средств, в том числе для лечения Covid-19 инфекции. В этом направлении ИОГен РАН взаимодействует со многими профильными университетами и институтами России и зарубежных стран.
Следует учесть, что принадлежать к разряду фармабиотиков будут те редкие штаммы пробиотических и других коменсальных бактерий, для которых будет доказана эффективность их действия при конкретных нозологиях и установлены фармакологически активные компоненты их действия. Эра метабиотиков (постбиотиков), как ингредиентов лекарственных препаратов и лечебно- профилактических продуктов питания только начинается. Вместе с тем за этими препаратами будущее.
Зав. лаборатории генетики
микроорганизмов ИОГен РАН
д.б.н., проф. В.Н. Даниленко