Fitokompleksy oparte na nanotechnologii mogą zapobiegać neurodegeneracji
Fitoskładniki to bioaktywne związki chemiczne wytwarzane naturalnie przez rośliny. „Chociaż nie są to ściśle rzecz biorąc niezbędne składniki odżywcze, wiele fitozwiązków odpowiada za korzystne właściwości owoców, warzyw, ziół i innych produktów pochodzenia roślinnego” – wyjaśnia Sergiy Lyubchyk(odnośnik otworzy się w nowym oknie), koordynator projektu PhytoAPP(odnośnik otworzy się w nowym oknie) z Uniwersytetu Lusófona(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Portugalii. Projekt PhytoAPP, realizowany przy wsparciu programu działania „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie), zwrócił uwagę na fitozwiązki, ponieważ niektóre cząsteczki pochodzenia roślinnego mogą chronić komórki przed procesami związanymi z chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak stres oksydacyjny, stan zapalny i nieprawidłowa agregacja białek. Projekt finansowany ze środków UE skupił się na poprawie stabilności, rozpuszczalności i biodostępności tych związków poprzez opracowanie nowych „fitomateriałów” opartych na nanotechnologii. „Udało nam się wypełnić lukę między ambitną koncepcją naukową a weryfikacją jej słuszności dzięki wykorzystaniu nanotechnologii do przekształcenia obiecujących, ale trudnych w użyciu fitozwiązków w formę lepiej rozpuszczalną w wodzie i bardziej przydatną z biologicznego punktu widzenia” – mówi Lyubchyk. „Otworzy to drogę do opracowania w przyszłości produktów opartych na fitozwiązkach, które będą zapobiegać neurodegeneracji”.
Opracowywanie rozpuszczalnych w wodzie nanokompleksów roślinnych
Głównym ograniczeniem wielu obiecujących związków naturalnych, które mogą znaleźć zastosowanie w dziedzinie zdrowia, jest ich niska rozpuszczalność w wodzie. Gdy związki chemiczne słabo rozpuszczają się w wodzie, organizm ma trudności z ich wchłanianiem, transportowaniem i efektywnym wykorzystaniem. „Naszym rozwiązaniem było wykorzystanie nanotechnologii w celu poprawy zachowania składnika fitochemicznego w środowisku wodnym, przy jednoczesnym utrzymaniu, a nawet zwiększeniu jego przydatności biologicznej” – wyjaśnia Lyubchyk. Zespół opracował fitokompleksy, w których fuleren C60(odnośnik otworzy się w nowym oknie), sferyczna nanostruktura węglowa, wchodzi w interakcję z cząsteczkami dihydrokwercetyny(odnośnik otworzy się w nowym oknie) pochodzenia roślinnego, co poprawia ich zachowanie i właściwości funkcjonalne w wodzie. „Nanotechnologia odegrała kluczową rolę w nowym podejściu do metod opracowywania i stabilizacji fitozwiązków, a w przyszłości – potencjalnego dostarczania ich do układów biologicznych” – dodaje Lyubchyk. Po zoptymalizowaniu tych rozpuszczalnych w wodzie kompleksów fulerenowo-fitochemicznych zespół zbadał ich strukturę oraz właściwości fizykochemiczne. Obejmowało to charakterystykę fizykochemiczną materiałów, ocenę bioaktywności in vitro i nanotoksyczności, badania właściwości przeciwutleniających i cytoprotekcyjnych oraz badania kinetyczne procesu tworzenia się fibryli amyloidowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Badania związane z amyloidem miały kluczowe znaczenie, ponieważ nieprawidłowa agregacja białek występuje w wielu chorobach neurodegeneracyjnych. „Nasze fitokompleksy wydłużyły czas potrzebny do powstania fibryli amyloidowych i zmniejszyły całkowitą ilość powstałych fibryli” – zauważa Lyubchyk. Następnie przeprowadzono badania przedkliniczne z wykorzystaniem modeli związanych z chorobą Alzheimera i chorobą Parkinsona w celu oceny bezpieczeństwa i przydatności fitokompleksów. Modele te umożliwiły zespołowi zbadanie biologicznego oddziaływania fitokompleksów, w tym ich aspektów behawioralnych, histologicznych, molekularnych oraz związanych z barierą krew-mózg, w układach istotnych z punktu widzenia chorób. „Osiągnęliśmy potwierdzenie słuszności koncepcji dla formuły opartej na fitokompleksie C60–dihydrokwercetyna. Wykazaliśmy, że ten pozostający na wczesnym etapie badań materiał zasługuje na dalszy rozwój i testy pod kątem przyszłych zastosowań w dziedzinie profilaktyki zdrowotnej, nutraceutyków lub biomedycyny” – mówi Lyubchyk.
W czołówce przyszłej profilaktycznej opieki zdrowotnej
Osiągnięcia projektu PhytoAPP wspierają szereg unijnych celów w dziedzinie zdrowia, w tym rozwój innowacyjnych rozwiązań w zakresie zdrowia(odnośnik otworzy się w nowym oknie), które przyczynią się do poprawy wyników zdrowotnych i jakości życia. Wyniki te mają również znaczenie dla badań nad zaawansowanymi materiałami. Oprócz preparatów fitochemicznych opartych na nanotechnologii, przeznaczonych do produktów zdrowotnych, prawdopodobne przyszłe zastosowania obejmują szersze zastosowania w badaniach nad nutraceutykami lub biomedycynie, a także w dalszym rozwoju bezpiecznych nanomateriałów. „Chociaż badania te znajdują się nadal na etapie przedklinicznym lub prototypowym, stanowią podstawę naukową i technologiczną dla przyszłych produktów, które mogą wspierać zdrowe starzenie się oraz strategie profilaktyczne w zakresie chorób neurodegeneracyjnych” – zauważa Lyubchyk. W tym celu zespół kontynuuje prace walidacyjne, rozszerzając jednocześnie badania przedkliniczne, aby przejść od prototypu laboratoryjnego do bardziej dopracowanego produktu. Jednocześnie analizowane są również możliwości komercjalizacji, w tym ocena wymogów regulacyjnych oraz ochrona praw własności intelektualnej.