Исследование ДНК-аптамеров ингибиторов тромбина как фармакологических препаратов нового поколения: особенности их распределения в органах и тканях

ДНК-аптмеры ингибиторы тромбина предположительно метаболизируются в печени. Обнаружено, что наиболее эффективной формой ДНК-аптмеров ингибиторов тромбина является 31-цепочечный аптамер, ассоциированный с протеином. В процессе анализа гистологических препаратов выявлены некоторые изменения со стороны сосудистого компонента. Поскольку тромбин является одним из элементов системы гемостаза, а сосудистый компонент представляет собой одну из подсистем этой системы, можно предполагать, что ДНК-аптамеры каким-то образом влияют на работу компонентов системы гемостаза.

Цель работы – установление особенностей распределения в организме ДНК-аптамеров ингибиторов тромбина в органах и системах с обезвреживающей и выделительной функцией, для выбора наиболее биоустойчивых вариантов по эффективности и длительности действия
Задачи:
1. Изучить состояние структурных компонентов печени лабораторных животных на фоне введения ДНК-аптамеров ингибитов тромбина.
2. Изучить состояние структурных компонентов почек лабораторных животных на фоне введения ДНК-аптамеров ингибитов тромбина.
3. Провести анализ полученных данных для выявления наиболее биоустойчивых вариантов по эффективности и длительности действия.

ДНК аптамеры ингибиторы тромбина, представляющие нуклеиновые кислоты, эффективно и специфически связывают эпитопы молекулы тромбина, в том числе, связанной с фибрином, т.е. препятствуют образованию тромба или ограничивают рост уже имеющегося тромба. Обладают высокой биодоступностью и специфически блокируют функции тромбина. Имеют высокий дозозависимый эффект и слабые иммуногенные свойства. Достоинства аптамеров связаны с их биологическими свойствами. Значительная часть исследований ДНК-аптамеров ингибиторов тромбина,  проводилась in vitro. С учетом различий поведения биомолекул in vitro и in vivo обязательной составляющей исследований является изучения поведения ДНК аптамеров в эксперименте на лабораторных животных.

Определение биологических свойств ДНК-аптамеров проводилось в сыворотке крови 24 белых нелинейных интактных крысах самцах, возрастом от 6 до 12 месяцев. Изучалась система гемостаза и состояние микроциркуляторного русла животных после введения трех видов ДНК-аптамеров. Для этого было выделено три экспериментальных группы по 6 животной в каждой и одна контрольная группа.

Методы исследования.

1. Лабораторные методы
2. Гистологические методы
3. Методы статистический обработки

Все экспериментальные исследования были проведены с использованием оборудования, имеющего разрешение Росздравнадзора на эксплуатацию на территории Российской Федерации

Было изучено несколько форм ДНК-аптамеров (ингибиторов тромбина): 15-цепочечный ДНК-аптамер (15TBA), 31-цепочечный ДНК-аптамер (31TBA) и 31-цепочечный ДНК-аптамер, ассоциированный с протеином (RE31). Была изучена система гемостаза после введения трех перечисленных выше видов ДНК-аптамеров в дозах 0,5 микромоль, 1 микромоль и 2 микромоль. Исследования параметров системы гемостаза (АЧТВ и протромбиновове время) показали, что RE31 является самым эффективным из аптамеров по своим фармакологическим и биологическим свойствам. Его действие более длительно по сравнению двумя другими аптамерами. Особенности распределения в организме ДНК-аптамеров ингибиторов тромбина изучены в органах и системах с обезвреживающей и выделительной функцией. В процессе работы были приготовлены, изучены и анализированы гистологические препараты печени и почек лабораторных животных. После применения ДНК-аптамеров ингибиторов тромбина морфометрические показатели достоверно не изменились, однако морфологически было обнаружено изменения микрососудов различного диаметра. В препаратах отмечается сохранность ацинарного строения. Балочное расположение гепатоцитов не изменено, количество двуядерных гепатоцитов достоверно не изменилось. Однако определяется незначительное расширение синусоидных капилляров (рис. 2), впадающих в центральную вену, и перисинусоидальный отек. Вена находится в состоянии незначительной дилатации. Достоверных изменений в паренхиме почек на фоне введения ДНК-аптамеров ингибиторов тромбина не происходит.

Согласно полученным данным ДНК-аптмеры ингибиторы тромбина после введения в организм предположительно метаболизируются в печени. Об этом свидетельствует то, что на фоне введения ДНК-аптамеров в печени выявлены изменения, в почках же достоверных изменений не обнаружено. Также по результатам проведенного исследования обнаружено, что наиболее эффективной формой ДНК-аптмеров ингибиторов тромбина является 31-цепочечный аптамер, ассоциированный с протеином. Также в процессе анализа гистологических препаратов выявлены некоторые изменения со стороны сосудистого компонента. Поскольку тромбин является одним из элементов системы гемостаза, а сосудистый компонент представляет собой одну из подсистем этой системы, можно предполагать, что ДНК-аптамеры каким-то образом влияют на работу компонентов системы гемостаза.

Таким образом, полученные данные лягут в основу представлений о фармакокинетике и фармакодинамике ДНК-аптамеров, как перспективных лекарственных средств для лечения и профилактики тромботических осложнений заболеваний сердечнососудистой системы.

1. Спиридонова, В.А. Структура аптамерных ДНК/РНК – как основа для создания лекарственных препаратов и регуляторных элементов Автореф. дисс. ... докт. биол. наук / В.А. Спиридонова. – Москва, 2011. – 50с.
2. Тризно, М.Н. Изменение показателей свертываемости крови в условиях гипоксии / Тризно М.Н., Шишкина Т.А., Голубкина Е.В., Дюкарева О.С // Материалы 88-й итоговой научно-практической конференции сотрудников академии, врачей города и области «Актуальные вопросы современной медицины», Астрахань. - 2011 – С.72.
3. Шишкина, Т.А. Действие ДНК-аптамеров (ингибиторов) тромбина на микроциркуляторное русло легких при экспериментальной гипоксии / Шишкина Т.А., Наумова Л.И., Никулина Д.М. // Морфологияю – 2012. - №3. - С.120.

DNA aptamers thrombin inhibitors represent nucleic acid, effectively and specifically bind epitopes of thrombin molecules including linked to fibrin, i.e. prevent the formation of a blood clot or limit the growth of existing blood clot. They have high bioavailability and specifically block thrombin function. They have a high dose-dependent effect and weak immunogenic properties. Advantages of aptamers related to their biological properties. Much of the research of DNA aptamers to thrombin inhibitors was performed in vitro. Taking into account the differences in the behavior of biomolecules in vitro and in vivo studies is a compulsory part of the study of the behavior of DNA aptamers to experiments on laboratory animals.