Учёные придумали твёрдое хранилище для биологических веществ

Среди важнейших биологических материалов для создания новых лекарств и диагностических тестов — матричная рибонуклеиновая кислота (мРНК), ферменты и антитела. Но все они особенно чувствительны к условиям хранения, транспортировки и использования.


Хороший пример — прививка против ковида от компании Pfizer, скорость вакцинации которой зависела от холодильников. Но даже при всей необходимой инфраструктуре сбои составляли 10%. Во время пандемии это приводило к ежегодным убыткам на более чем 35 миллиардов долларов, по данным Института IQVIA.

Чтобы решить столь важную проблему, исследователи из Калифорнийского политехнического государственного университета (Cal Poly) в городе Сан-Луис-Обиспо разработали новый метод хранения биологических материалов с огромным потенциалом для использования научным и медицинским сообществом.

Когда большинство из нас открывает наши аптечки, мы находим фармацевтические препараты в разных формах: жидкости, порошки, капсулы и таблетки. И каждая форма фармпрепаратов играет важную роль для хранения и приёма лекарств.

За несколькими исключениями, биоматериалы обычно хранят только в виде замороженных или охлаждённых жидкостей и лиофилизированных, то есть высушенных в особых условиях, порошков.


—Джавин Оза, профессор, руководитель исследования.

Твёрдая форма хранения биопрепаратов — это новый большой шаг науки, поскольку таблетки обеспечивают огромные преимущества: их можно хранить на полке при комнатной температуре и добавлять в воду для растворения при необходимости. Инновация из городка Сан-Луис-Обиспо делает хранение и использование биологических препаратов таким же простым, как таблетка шипучего аспирина.

При проверке учёные продемонстрировали, как после хранения в твёрдом виде РНК и белков при добавлении в воду генетическая информация декодировалась, как требовалось, как если бы она всё ещё была внутри клетки.

Учёные также сделали ещё один шаг вперед. Они показали, что новые биотехнологические инструменты, такие как CRISPR-массивы, могут быть активированы после хранения в твёрдой форме. Поясним, что ранее с открытием CRISPR-массивов молочная, например, промышленность перестала нести огромные убытки из-за гибели заквасочных культур от бактериофагов, то есть пожирающих полезные бактерии вирусов. За этот метод редактирования генома своего рода генетическими ножницами в 2020 году Нобелевскую премию по химии разделили американка Дженнифер Дудна и француженка Эмманюэль Шарпантье. Впрочем, это другая история.

Результаты калифорнийцев открыли потенциал для широкого спектра применений. Возможность хранить биологические препараты при комнатной температуре и активировать их по требованию может быть полезна для доставки терапевтических средств туда, где недоступны стабильно работающие холодильники. Например, можно представить портативное производство вакцин по требованию в отдалённых районах Земли. Твёрдая форма хранения также может быть использована для диагностического тестирования чего угодно, от скрининга на ковид до тестирования загрязнителей сточных вод — достаточно просто изменить состав таблеток.

Для использования в полевых условиях твёрдый накопитель биоматериала обладает дополнительными преимуществами — это простота в использовании без потребности в специально подготовленных специалистах, не говоря уже об упомянутом доступе всюду, где понадобится.

Исследователи ожидают, что дополнительные модификации оболочек могут сделать пилюли-хранилища более пригодным для работы в экстремальных условиях: при высокой температуре, влажности и среди химических веществ. Кроме того усовершенствование метода может привести к созданию, например, таблеток инсулина, которые можно будет принимать с глотком воды, а не в виде уколов.

Инновация также, вероятно, повлияет на способ транспортировки биологических препаратов даже в космос для получения жизненно важных веществ, когда вздумается.