Введение. В последнее десятилетие пептиды с молекулярной массой менее 5 кДа используется в медицине и биотехнологии для лечения различных заболеваний. Химический синтез пептидов имеет ограничения, такие как низкий выход и эффективность синтеза, сложность масштабирования. Альтернативой является использование Escherichia coli. Разработка эффективной технологии синтеза пептидов остается актуальной задачей в связи с низкой продуктивностью штаммов-продуцентов. Цель. Разработка высокоэффективных штаммов Escherichia coli BL21, экспрессирующих терапевтические пептиды молекулярной массой менее 5 кДа, и технологии их культивирования. Материалы и методы. Генетические конструкции получили с использованием рестриктазно-лигазного метода, подлинность подтвердили секвенированием по Сенгеру. Технологию культивирования разработали с использованием подхода Design of experiments. Валидацию условий культивирования проводили в биореакторе Biostat B. Гибридные белки очищали методом металл-хелатной хроматографии, целевые пептиды получали гидролизом с помощью ULP-протеазы. Количественное содержание целевого белка определяли капиллярным электрофорезом, подлинность белка – ВЭЖХ-МС и косвенным неконкурентным ИФА. Результаты и обсуждение. В ходе исследований разработаны высокоэффективные штаммы-продуценты пептидов и оптимальные условия культивирования: рН – 7,5 ± 0,5, температура культивирования – 37 °C, оптическая плотность индукции – 2,7 ± 0,3, концентрация ИПТГ – 0,05 мМ. Продуктивность штаммов-продуцентов достигла 4,82 ± 0,05 г/л. Получены образцы очищенных пептидов. Заключение. Разработанная технология позволяет получить пептиды с высоким выходом, не описанным ранее исследователями. Практическая значимость данной работы заключается в возможности применения данной технологии для получения пептидов с различными физико-химическими свойствами.
Идентификаторы и классификаторы
- Префикс DOI
- 10.33380/2305-2066-2025-14-1-1825
Оптимальные условия, определенные в экспериментах в колбах, валидировали в 5-литровом биореакторе Biostat B (Sartorius AG, Германия). Проводили периодическое культивирование на среде СМ с добавлением пеногасителя Antifoam 204 0,03 % об./об. и 50%-го раствора глюкозы 0,06 % об./об. Объем посевного материла составлял 1: 10 объема питательной среды. Уровень растворенного кислорода поддерживали на уровне 30 % насыщения воздухом. рН среды регулировали в пределах, установленных проектным полем, с использованием 50%-го раствора глюкозы (режим рН-стат).
Список литературы
1. Fosgerau K., Hoffmann T. Peptide therapeutics: current status and future directions. Drug Discovery Today. 2015;20(1):122-128. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2014.10.003.
2. Gerstein H. C., Rutty. C. J. Insulin Therapy: The Discovery That Shaped a Century. Canadian Journal of Diabetes. 2021;45(8):798-803. https://doi.org/10.1016/j.jcjd.2021.03.002.
3. Lau J.L., Dunn M.K. Therapeutic peptides: Historical perspectives, current development trends, and future directions. Bioorganic & Medicinal Chemistry. 2018;26(10):2700-2707. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2017.06.052.
4. Chandrudu S., Simerska P., Toth I. Chemical methods for peptide and protein production. Molecules. 2013;18(4):4373-4388. https://doi.org/10.3390/molecules18044373.
5. Mason J. M. Design and development of peptides and peptide mimetics as antagonists for therapeutic intervention. Future Medicinal Chemistry. 2010;2(12):1813-1822. https://doi.org/10.4155/fmc.10.259.
6. Guzmán F., Barberis S., Illanes A. Peptide synthesis: chemical or enzymatic. Electronic Journal of Biotechnology. 2007;10(2):279-314. https://doi.org/10.2225/vol10-issue2-fulltext-13.
7. Mueller L. K., Baumruck A. C., Zhdanova H., Tietze A. A. Challenges and perspectives in chemical synthesis of highly hydrophobic peptides. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2020;8:162. https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.00162.
8. Ratelade J., Miot M.-C., Johnson E., Betton J.-M., Mazodier P., Benaroudj N. Production of recombinant proteins in the lon-deficient BL21(DE3) strain of Escherichia coli in the absence of the DnaK chaperone. Applied and Environmental Microbiology. 2009;75(11). https://doi.org/10.1128/AEM.00255-09.
9. Rosano G. L., Ceccarelli E. A. Recombinant protein expression in Escherichia coli: advances and challenges. Frontiers in Microbiology. 2014;5:172. https://doi.org/10.3389/fmicb.2014.00172.
10. Fathi-Roudsari M., Akhavian-Tehrani A., Maghsoudi N. Comparison of Three Escherichia coli Strains in Recombinant Production of Reteplase. Avicenna Journal of Medical Biotechnology. 2016;8(1):16-22.
11. Studier F. W., Daegelen P., Lenski R. E., Maslov S., Kim J. F. Understanding the differences between genome sequences of Escherichia coli B strains REL606 and BL21(DE3) and comparison of the E. coli B and K-12 genomes. Journal of Molecular Biology. 2009;394(4):653-680. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2009.09.021.
12. Rodríguez V., Asenjo J. A., Andrews B. A. Design and implementation of a high yield production system for recombinant expression of peptides. Microbial Cell Factories. 2014;13:65. https://doi.org/10.1186/1475-2859-13-65.
13. Lv G. S., Huo G. C., Fu X. Y. Expression of milk-derived antihypertensive peptide in Escherichia coli. Journal of Dairy Science. 2003;86(6):1927-1931. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(03)73779-5.
14. Li Y., Li X., Wang G. Cloning, expression, isotope labeling, and purification of human antimicrobial peptide LL-37 in Escherichia coli for NMR studies. Protein Expression and Purification. 2006;47(2):498-505. https://doi.org/10.1016/j.pep.2005.10.022.
15. Rao X., Hu J., Li S., Jin X., Zhang C., Cong Y., Hu X., Tan Y., Huang J., Chen Z., Zhu J., Hu F. Design and expression of peptide antibiotic hPAB-β as tandem multimers in Escherichia coli. Peptides. 2005;26(5):721-729. https://doi.org/10.1016/j.peptides.2004.12.016.
16. Hay R. T. SUMO: a history of modification. Molecular Cell. 2005;18(1):1-12. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2005.03.012.
17. Mirzadeh K., Shilling P. J., Elfageih R., Cumming A. J., Cui H. L., Rennig M., Nørholm M. H. H., Daley D. O. Increased production of periplasmic proteins in Escherichia coli by directed evolution of the translation initiation region. Microbial Cell Factories. 2020;19(1):85. https://doi.org/10.1186/s12934-020-01339-8.
18. Nguyen B.-N., Tieves F., Rohr T., Wobst H., Schöpf F. S., Montoya Solano J. D., Schneider J., Stock J., Uhde A., Kalthoff T., Jaeger K. E., Schmitt L., Schwarz C. Numaswitch: an efficient high-titer expression platform to produce peptides and small proteins. AMB Express. 2021;11(1):48. https://doi.org/10.1186/s13568-021-01204-w.
19. Wu C.-L., Chih Y.-H., Hsieh H.-Y., Peng K.-L., Lee Y.-Z., Yip B.-S., Sue S.-C., Cheng J.-W. High Level Expression and Purification of Cecropin-like Antimicrobial Peptides in Escherichia coli. Biomedicines. 2022;10(6):1351. https://doi.org/10.3390/biomedicines10061351.
20. Zhou L., Lian K., Wang M., Jing X., Zhang Y., Cao J. The antimicrobial effect of a novel peptide LL-1 on Escherichia coli by increasing membrane permeability. BMC Microbiology. 2022;22(1):220. https://doi.org/10.1186/s12866-022-02621-y.
21. Ojima-Kato T., Nishikawa Y., Furukawa Y., Kojima T., Nakano H. Nascent MSKIK peptide cancels ribosomal stalling by arrest peptides in Escherichia coli. Journal of Biological Chemistry. 2023;299(5):104676. https://doi.org/10.1016/j.jbc.2023.104676.
22. Shafiee F., Rabbani M., Jahanian-Najafabadi A. Optimization of the Expression of DT386-BR2 Fusion Protein in Escherichia coli using Response Surface Methodology. Advanced Biomedical Research. 2017;6(1):22. https://doi.org/10.4103/2277-9175.201334.
23. Shahzadi I., Al-Ghamdi M. A., Nadeem M. S., Sajjad M., Ali A., Khan J. A., Kazmi I. Scale-up fermentation of Escherichia coli for the production of recombinant endoglucanase from Clostridium thermocellum. Scientific Reports. 2021;11(1):7145. https://doi.org/10.1038/s41598-021-86000-z.
24. Singh S. K., Singh S. K., Tripathi V. R., Khare S. K., Garg S. K. Comparative one-factor-at-a-time, response surface (statistical) and bench-scale bioreactor level optimization of thermoalkaline protease production from a psychrotrophic Pseudomonas putida SKG-1 isolate. Microbial Cell Factories. 2011;10:114. https://doi.org/10.1186/1475-2859-10-114.
25. Uhoraningoga A., Kinsella G. K., Henehan G. T., Ryan B. J. The Goldilocks Approach: A Review of Employing Design of Experiments in Prokaryotic Recombinant Protein Production. Bioengineering. 2018;5(4):89. https://doi.org/10.3390/bioengineering5040089.
26. Larentis A. L., de Cássia Cunha Sampaio H., Martins O. B., Rodrigues M. I., Moitinho Alves T. L. Influence of induction conditions on the expression of carbazole dioxygenase components (CarAa, CarAc, and CarAd) from Pseudomonas stutzeri in recombinant Escherichia coli using experimental design. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology. 2011;38(8):1045-1054. https://doi.org/10.1007/s10295-010-0879-2.
27. Lessa-Aquino C., Borges Rodrigues C., Pablo J., Sasaki R., Jasinskas A., Liang L., Wunder E. A., Ribeiro G. S., Vigil A., Galler R., Molina D., Liang X., Reis M. G., Ko A. I., Medeiros M. A., Felgner P. L. Identification of seroreactive proteins of Leptospira interrogans serovar copenhageni using a high-density protein microarray approach. PLoS Neglected Tropical Diseases. 2013;7(10):e2499. https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0002499.
28. Lin Y.-P., McDonough S. P., Sharma Y., Chang Y.-F. Leptospira immunoglobulin-like protein B (LigB) binding to the C-terminal fibrinogen αC domain inhibits fibrin clot formation, platelet adhesion and aggregation. Molecular Microbiology. 2011;79(4):1063-1076. https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.2010.07510.x.
29. Latypov V. F., Kornakov I. A., Robustova S. E., Khomutova O. S., Rodionov P. P. Recombinant plasmid DNA pF646, encoding a hybrid polypeptide containing proinsulin asprate, and a strain of Escherichia coli bacteria - a producer of the hybrid polypeptide containing proinsulin aspart. Patent RUS № RU2729353. 2019. Available at: https://patents.google.com/patent/RU2729353C1/ru. Accessed: 16.05.2024. (In Russ.)
30. Casali N., Preston A. E. coli plasmid vectors: methods and applications. Totowa: Humana Press; 2008. 316 p.
31. Ronald M. A. Handbook of Microbiological Media. 2nd ed. Boca Raton: CRC Press; 1997.
32. Schägger H. Tricine-SDS-PAGE. Nature Protocols. 2006;1(1):16-22. https://doi.org/10.1038/nprot.2006.4.
33. Umetrics M. User guide to MODDE. 2014.
34. Mandenius C.-F., Brundin A. Bioprocess optimization using design-of-experiments methodology. Biotechnology Progress. 2008;24(6):1191-1203. https://doi.org/10.1002/btpr.67.
35. Beal J., Farny N. G., Haddock-Angelli T., Selvarajah V., Baldwin G. S., Buckley-Taylor R., Gershater M., Kiga D., Marken J., Sanchania V., Sison A., Workman C. T. Robust estimation of bacterial cell count from optical density. Communications Biology. 2020;3(1):512. https://doi.org/10.1038/s42003-020-01127-5.
36. Dolnik V. Capillary electrophoresis of proteins 2005-2007. Electrophoresis. 2008;29(1):143-156. https://doi.org/10.1002/elps.200700584.
37. Marty M. T., Baldwin A. J., Marklund E. G., Hochberg G. K. A., Benesch J. L., Robinson C. V. Bayesian deconvolution of mass and ion mobility spectra: from binary interactions to polydisperse ensembles. Analytical Chemistry. 2015;87(8):4370-4376. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5b00140.
38. Aucoin M. G., McMurray-Beaulieu V., Poulin F., Boivin E. B., Chen J., Ardelean F. M., Cloutier M., Choi Y. J., Miguez C. B., Jolicoeur M. Identifying conditions for inducible protein production in E. coli: combining a fed-batch and multiple induction approach. Microbial Cell Factories. 2006;5:27. https://doi.org/10.1186/1475-2859-5-27.
39. Kumar J., Bhat S. U., Rathore A. S. Slow post-induction specific growth rate enhances recombinant protein expression in Escherichia coli: Pramlintide multimer and ranibizumab production as case studies. Process Biochemistry. 2022;114:21-27. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2022.01.009.
40. Donovan R. S., Robinson C. W., Glick B. R. Review: optimizing inducer and culture conditions for expression of foreign proteins under the control of thelac promoter. Journal of Industrial Microbiology. 1996;16(3):145-154. https://doi.org/10.1007/BF01569997.
41. Mühlmann M., Forsten E., Noack S., Büchs J. Optimizing recombinant protein expression via automated induction profiling in microtiter plates at different temperatures. Microbial Cell Factories. 2017;16(1):220. https://doi.org/10.1186/s12934-017-0832-4.
42. Song J. M., An Y. J., Kang M. H., Lee Y.-H., Cha S.-S. Cultivation at 6-10 °C is an effective strategy to overcome the insolubility of recombinant proteins in Escherichia coli. Protein Expression and Purification. 2012;82(2):297-301. https://doi.org/10.1016/j.pep.2012.01.020.
43. Soleymani B., Mostafaie A. Analysis of Methods to Improve the Solubility of Recombinant Bovine Sex Determining Region Y Protein. Reports of Biochemistry and Molecular Biology. 2019;8(3):227-235.
44. De Mey M., De Maeseneire S., Soetaert W., Vandamme E. Minimizing acetate formation in E. coli fermentations. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology. 2007;34(11):689-700. https://doi.org/10.1007/s10295-007-0244-2.
45. Warnecke T., Gill R. T. Organic acid toxicity, tolerance, and production in Escherichia coli biorefining applications. Microbial Cell Factories. 2005;4:25. https://doi.org/10.1186/1475-2859-4-25.
46. Wang H., Wang F., Wang W., Yao X., Wei D., Cheng H., Deng Z. Improving the expression of recombinant proteins in E. coli BL21 (DE3) under acetate stress: an alkaline pH shift approach. PLoS ONE. 2014;9(11):e112777. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0112777.
47. Einsfeldt K., Severo Junior J. B., Corrêa Argondizzo A. P., Medeiros M. A., Moitinho Alves T. L., Almeida R. V., Larentis A. L. Cloning and expression of protease ClpP from Streptococcus pneumoniae in Escherichia coli: study of the influence of kanamycin and IPTG concentration on cell growth, recombinant protein production and plasmid stability. Vaccine. 2011;29(41):7136-7143. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2011.05.073.
48. Larentis A. L., Monteiro Quintal Nicolau J. F., dos Santos Esteves G., Vareschini D. T., de Almeida F. V. R., Galvão dos Reis M., Galler R., Medeiros M. A. Evaluation of pre-induction temperature, cell growth at induction and IPTG concentration on the expression of a leptospiral protein in E. coli using shaking flasks and microbioreactor. BMC Research Notes. 2014;7:671. https://doi.org/10.1186/1756-0500-7-671.
49. Urban A., Ansmant I., Motorin Y. Optimisation of expression and purification of the recombinant Yol066 (Rib2) protein from Saccharomyces cerevisiae. Journal of Chromatography B. 2003;786(1-2):187-195. https://doi.org/10.1016/s1570-0232(02)00742-0.
50. Martins Fukuda I., Fidelis Pinto C. F., dos Santos Moreira C., Morais Saviano A., Rebello Lourenço F. Design of Experiments (DoE) applied to Pharmaceutical and Analytical Quality by Design (QbD). Brazilian Journal of Pharmaceutical Sciences. 2018;54: e01006. https://doi.org/10.1590/s2175-97902018000001006.
51. Kiss B., Gottschalk U., Pohlscheidt M., editors. New Bioprocessing Strategies: Development and Manufacturing of Recombinant Antibodies and Proteins. New York: Springer; 2018.
52. Ladner T., Flitsch D., Lukacs M., Sieben M., Büchs J. Combined dissolved oxygen tension and online viscosity measurements in shake flask cultivations via infrared fluorescent oxygen-sensitive nanoparticles. Biotechnology and Bioengineering. 2019;116(12):3215-3227. https://doi.org/10.1002/bit.27145.
53. Rosano G. L., Ceccarelli E. A. Recombinant protein expression in microbial systems. Frontiers in Microbiology. 2014;5:341. https://doi.org/10.3389/fmicb.2014.00341.
54. Jiang D.-L., Yao C.-L., Hu N.-J., Liu Y.-C. Construction of a Tandem Repeat Peptide Sequence with Pepsin Cutting Sites to Produce Recombinant α-Melanocyte-Stimulating Hormone. Molecules. 2021;26(20):6207. https://doi.org/10.3390/molecules26206207.
55. Zhao Z.-H., Zhang C.-X., Li J., Zhang A.-Z., Zhao F.-F., Yu G.-P., Jiang N. Effect of tandem repeats of antimicrobial peptide CC34 on production of target proteins and activity of Pichia pastoris. Protein Expression and Purification. 2023;212:106342. https://doi.org/10.1016/j.pep.2023.106342.
Выпуск
Другие статьи выпуска
Введение. Капиллярный электрофорез – метод разделения смеси веществ в поле высокого напряжения. Метод используется для анализа соединений органической и неорганической природы и имеет ряд преимуществ: невысокую стоимость, безопасность, простоту оборудования. Также метод набирает популярность в анализе химического состава растительного сырья.
Цель. Изучение витаминного состава растительного сырья представителей рода Rubus L. методом капиллярного электрофореза.
Материалы и методы. Объектами исследования являлись высушенные листья и/или плоды таких растений, как Rubus caesius L. (ежевика сизая), Rubus nessensis Hall (ежевика несская), Rubus allegheniensis Porter (ежевика аллеганская), Rubus ulmifolius Scott (ежевика вязолистная), Rubus saxatilis L. (костяника), Rubus idaeus L. (малина обыкновенная), Rubus chamaemorus L. (морошка), Rubus arcticus L. (княженика). Обнаружение и количественное определение водорастворимых витаминов проводилось в системе капиллярного электрофореза Капель-104Т (ГК «Люмэкс», Россия). Анализ осуществлялся в варианте капиллярного электрофореза – мицеллярной электрокинетической хроматографии.
Результаты и обсуждение. В заданных условиях анализа удалось идентифицировать 5 витаминов группы В (никотинамид, рибофлавин, пиридоксин, никотиновая кислота, тиамин) и витамин С (аскорбиновая кислота). Содержание витаминов в различных видах сырья варьировалось. Отмечено, что рибофлавин, аскорбиновая и никотиновая кислоты присутствуют практически во всех изучаемых объектах. По количественному содержанию преобладающими витаминами в листьях являются никотинамид, аскорбиновая кислота и пиридоксин, в плодах – аскорбиновая кислота и тиамин. Суммарное содержание витаминов в листьях выше, чем в плодах, что объясняется разными условиями сушки.
Заключение. Методом капиллярного электрофореза удалось обнаружить и провести количественное определение водорастворимых витаминов в раститель=ном сырье на примере некоторых представителей рода Rubus L., некоторые из них – R. caesius L. и R. saxatilis L. – отмечены наибольшим количеством этих соединений.
Введение. Каштан конский (Aesculus hippocastanum L.) – растение, широко использующееся в официальной и народной медицине многих стран. Фармакопейным сырьем в Российской Федерации являются только семена каштана конского. Цветки, благодаря содержащейся в них фракции фенольных производных и тритерпеновых сапонинов, являются перспективным лекарственным растительным сырьем, предположительно обладающим венотонизирующим и мембранопротекторным действием. Для получения лекарственных растительных препаратов на основе цветков каштана конского требуется наличие нормативной документации, содержащей перечень показателей качества, в том числе описание признаков его подлинности (морфологии и анатомии). Одним из передовых методов, широко применяемых в медицине и в последнее время все чаще используемых в фармакогностическом анализе, является растровая электронная микроскопия. В отличие от традиционной световой микроскопии метод дает возможность получить объемное пространственное представление о диагностически значимых признаках лекарственного растительного сырья. Цель. Целью исследования являлось изучение особенностей морфологии поверхности цветков каштана конского методом растровой электронной микроскопии. Материалы и методы. Объектом исследования служили высушенные цельные цветки каштана конского обыкновенного (Aesculus hippocastanum L.), собранные в Воронежской области в 2023 году в начале цветения. Кусочки цветков предварительно напыляли кремнием на автоматической напылительной установке Q150R ES (Quorum Technologies Ltd., Великобритания). Микрофотографии получены на электронном микроскопе JSM-6510LV (JEOL Ltd., Япония). Результаты и обсуждение. Микрофотографии, полученные в ходе анализа, показали диагностически значимые особенности строения цветка: эпидермальные клетки лепестков венчика многоугольные, неправильной формы, некоторые вытянутые, с извилистыми складками. Пыльцевые зерна могут быть собраны в гроздеобразные скопления, располагаться разрозненно или встречаться поодиночке. Поверхность лепестка венчика покрыта многочисленными, часто перекручивающимися волосками, имеющими грубобородавчатую структуру и конусовидное основание с четко выраженным местом крепления. Поверхность тычиночных нитей бороздчатая, с продольными складками с единичными одноклеточными волосками. Пыльник обладает складчатой формой, его поверхность выстилают чешуйчатые эпидермальные клетки с грубыми и утолщенными стенками. Поверхность чашечки, включая цветоножку, также густо опушена многочисленными трихомами. Заключение. Метод растровой электронной микроскопии впервые использован для изучения морфолого-анатомических признаков цветков каштана конского. Уточнено строение основных диагностически значимых структур данного ЛРС. Определена морфология поверхности эпидермиса лепестков венчика и чашечки, трихом, пыльцевых нитей, пыльников и пыльцевых зерен цветков.
Введение. В ФГБОУ ВО СПХФУ Минздрава России проводится разработка полипилла в виде твердой желатиновой капсулы, содержащей мини-таблетки оригинальной антигипертензивной комбинации. Одним из компонентов полипилла выступает кандесартан, обладающий высокой антигипертензивной активностью и выраженными органопротективными свойствами. Учитывая, что активная фармацевтическая субстанция (АФС) кандесартана цилексетила характеризуется низкой растворимостью в воде и средах желудочно-кишечного тракта, увеличение растворимости данной субстанции способно привести к существенному повышению ее биодоступности.
Цель. Сравнительный анализ технологических подходов к повышению биодоступности труднорастворимой АФС кандесартана цилексетила в лекарственной форме мини-таблетки. Материалы и методы. Для проведения исследования использовали АФС кандесартана цилексетила, β-циклодекстрин (β-ЦД), сополимер поливинилпирролидона и винилацетата, а также вспомогательные вещества для получения мини-таблеток, выполняющие функции наполнителей, связующего вещества, дезинтегранта, опудривающего компонента. Оценку профилей высвобождения кандесартана цилексетила из разработанных мини-таблеток проводили в сравнении с оригинальным препаратом Атаканд®, таблетки, 8 мг. Комплекс кандесартана цилексетила с β-ЦД в соотношении 1: 1 получали тремя методами: сухого смешения, методом пасты и лиофилизацией. Твердую дисперсную систему (ТДС) кандесартана получали методом экструзии горячего расплава. Полученные комплексы АФС с β-ЦД и ТДС характеризовали методами ИК-Фурье-спектрометрии и дифференциальной сканирующей калориметрии. Таблеточные смеси получали методом сухого смешения и технологией влажного гранулирования. Мини-таблетки прессовали на лабораторном автоматическом однопуансонном таблеточном прессе. Контроль качества полученных мини-таблеток осуществляли по методикам Государственной фармакопеи РФ XV издания и Американской фармакопеи.
Результаты и обсуждение. В ходе сравнительного анализа технологических подходов к повышению биодоступности кандесартана цилексетила установлено, что создание комплекса включения АФС с β-ЦД в соотношении 1: 1 методом пасты с последующим применением технологии влажного гранулирования позволило получить мини-таблетки с улучшенным высвобождением труднорастворимой АФС по сравнению с оригинальным препаратом. Напротив, применение ТДС в технологии мини-таблеток привело к замедлению высвобождения АФС в сравнении с оригинальным препаратом. Разработанные мини-таблетки кандесартана состава No 7 по всем показателям качества соответствовали фармакопейным требованиям. Заключение. Создание комплекса включения АФС с β-ЦД методом пасты с последующим применением технологии влажного гранулирования является оптимальным технологическим подходом к повышению биодоступности труднорастворимой АФС кандесартана цилексетила в мини-таблетках.
Введение. Несмотря на выраженный терапевтический потенциал, флавоноиды ограниченно используются в медицинской практике в качестве активных фармацевтических субстанций (АФС) ввиду комплекса неудовлетворительных физико-химических свойств. Для изучения данной проблемы в качестве модельного объекта выбрана субстанция кверцетина, обладающая крайне низкой растворимостью в воде и средах желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). В связи с этим возникает интерес к исследованию возможности и перспектив применения подхода по улучшению физико-химических свойств флавоноидов на примере кверцетина с использованием технологии экструзии горячего расплава (ЭГР) для создания твердых дисперсных систем (ТДС) на основе гидрофильного полимера-носителя (поливинилпирролидон-винилацетата). Для улучшения свойств растворимости и растворения активного вещества обозначается необходимость подбора эффективного соотношения кверцетина и полимера в составе твердой дисперсии.
Цель. Оценка влияния поливинилпирролидон-винилацетата на свойства водной растворимости кверцетина в составе бинарной твtрдой дисперсии, полученной методом экструзии горячего расплава.
Материалы и методы. Объекты исследования: субстанция кверцетина (субстанция-порошок, содержание 98 %, Molekula Limited, Великобритания) и полимер-носитель в виде сополимера поливинилпирролидона с винилацетатом в соотношении 60: 40 (ПВПВА) марки VIVAPHARM® PVP/VA 64 (JRS PHARMA GmbH & Co. KG, Германия). Получение ТДС кверцетина осуществляли с помощью двухшнекового лабораторного экструдера HAAKE™ MiniCTW (Thermo Fisher Scientific, Германия). Образцы исследовали методами фазово-контрастной микроскопии, ИК-Фурье-спектроскопии и дифференциальной сканирующей калориметрии. Количественное содержание кверцетина в составе твердой дисперсной системы определяли методом УФ-спектрофотометрии. Результаты и обсуждение. Независимо от концентрации ПВПВА в ТДС для всех составов отмечено улучшение свойств растворимости и скорости растворения кверцетина по сравнению с чистой субстанцией. Обнаружено, что по мере уменьшения содержания кверцетина увеличивается вклад полимера-носителя в ТДС, наблюдается частичная или даже полная аморфизация кверцетина в составах с 1%-м и 5%-м содержанием активного вещества, в результате чего улучшаются свойства водной растворимости, повышается стабильность растворов и скорость растворения образцов в средах желудочно-кишечного тракта. Водная растворимость кверцетина в составе 1%-й ТДС относительно исходной АФС увеличена в 353 раза. При этом в средах, моделирующих отделы ЖКТ, наблюдалось полное высвобождение кверцетина из 1%-й ТДС за 40 минут (для среды хлористоводородной кислоты и цитратного буфера) и растворение 90 % вещества в течение 60 минут в среде фосфатного буфера.
Введение. Симптомы болезни Паркинсона в основном связаны с образованием белковых внутринейрональных включений с тельцами Леви, а также прогрессирующей потерей дофаминергических нейронов черной субстанции (Substantia nigra) и их аксонов. Существующие диагностические критерии для постановки диагноза «болезнь Паркинсона» зачастую учитывают симптомы, возникающие на поздних стадиях заболевания. Таким образом, для более точной постановки диагноза на ранних стадиях необходимо подтвердить патологические изменения в тканях головного мозга методами молекулярной визуализации, такими как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ). При этом ОФЭКТ является более доступным методом диагностики нейродегенеративных заболеваний по сравнению с ПЭТ из-за возможности получения медицинских радионуклидов для визуализации методом ОФЭКТ с помощью мобильных генераторных систем, в частности генератора 99 Mo/ 99m Tc. Среди препаратов на основе 99m Tc и производных тропана, предложенных для визуализации транспортеров дофамина (DAT), наиболее эффективным является [99m Tc]Tc-TRODAT-1 (меченный технецием-99m тропантиол). На данный момент предложены различные составы готовых наборов реагентов в форме лиофилизатов для синтеза [99m Tc]Tc-TRODAT-1, облегчающих процесс его изготовления на месте применения, что вместе с доступностью генератора техенция-99m в медицинском учреждении, а также оптимальной фармакокинетикой делает [99m Tc]Tc-TRODAT-1 препаратом выбора для рутинного применения в клинической практике.
Текст. В данном обзоре были рассмотрены различные подходы к разработке и оптимизации состава готовых наборов реагентов для синтеза [99m Tc]Tc-TRODAT-1 (лиофилизатов), включая количество и соотношение активного вещества и вспомогательных веществ, условия синтеза препарата, в частности температурный режим, время синтеза и pH реакционной смеси.
Заключение. Разработка и оптимизация состава готовых наборов лиофилизатов для синтеза [99m Tc]Tc-TRODAT-1 является актуальной задачей в контексте совершенствования его применения в клинической практике. На основании опубликованных данных прослеживаются четкие зависимости, которые могут лечь в основу дальнейшей разработки и оптимизации состава готовых наборов лиофилизатов для синтеза [99m Tc]Tc-TRODAT-1 для диагностики болезни Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваний методом ОФЭКТ в Российской Федерации.
Введение. Рак является основной причиной смертности во всем мире. Нафтохиноны – группа природных органических соединений с широким спектром активности, включающим кардио-, гепато-, нейропротективное действие, а также противомикробную, противовоспалительную и противоопухолевую активность. 1,4-нафтохинон легко поддается окислению, восстановлению, присоединяет нуклеофилы. Простые и хорошо разработанные методы химической модификации нафтохинонов делают их привлекательными для разработки новых соединений. Известно о противоопухолевом действии природных соединений нафтохинона – плюмбагина, шиконина, лапахола. Такие противоопухолевые антибиотики, как доксорубицин, даунорубицин, имеют в своей структуре 1,4-нафтохиноновый фрагмент.
Текст. Настоящий обзор посвящен анализу информации о механизмах противоопухолевого действия синтетических производных 1,4-нафтохинона. Обсуждаются возможные мишени их противоопухолевого действия.
Заключение. Анализ литературных данных показал, что синтетические соединения на основе молекулы 1,4-нафтохинона обладают противоопухолевым потенциалом. Механизм их противоопухолевого действия может быть связан с индукцией апоптоза через сигнальный путь митогенактивируемой протеинкиназы (МАРК) и путь сигнального преобразователя и активатора транскрипции 3 (STAT3), с ингибированием фосфатазы клеточного цикла (Cdc25), накоплением активных форм кислорода (АФК), угнетением ангиогенеза. Данные, полученные исследователями разных стран, подтверждают перспективность поиска новых соединений с противоопухолевой активностью среди синтетических производных 1,4-нафтохинона для разработки на их основе новых лекарственных средств.
Введение. Производство Fc-слитых белков в прокариотических системах приводит к образованию нерастворимых агрегатов из-за неправильного сворачивания полипептидных цепей. Для получения функциональных белков требуется стадия рефолдинга, процесс подбора условий которого может быть трудоемким. Оптимизация параметров ренатурации с помощью подхода дизайна эксперимента (Design of Experiments, DoE) позволяет рассчитать оптимальные параметры процесса и оценить влияние факторов и их взаимодействий.
Цель. Оценка влияния концентраций окислителя, восстановителя и pH буфера ренатурации на эффективность рефолдинга Fc-слитого белка in vitro и определение оптимальных условий. Материалы и методы. В работе использовали тельца включения Fc-слитого белка, полученные в бактериальной системе экспрессии Escherichia coli BL21. Планирование эксперимента осуществляли с помощью ортогонального композиционного дизайна (Orthogonal Central Composite design, CCO). Дизайн эксперимента, статистическую обработку данных и оптимизацию параметров производили в программе MODDE (v. 12.1, Sartorius Stedim Data Analytics AB, Германия). В качестве откликов использовали показатели хроматографической чистоты и выход целевого белка по данным высокоэффективной жидкостной эксклюзионной хроматографии. Результаты и обсуждение. Проведена оптимизация условий ренатурации Fc-слитого белка с применением подхода DoE. На основании полученных данных были построены графики поверхности откликов и определены оптимальные значения параметров pH буферной среды, концентрации окислителя и восстановителя. Полученные статистические модели демонстрируют высокую прогностическую способность и воспроизводимость данных. Была проведена успешная валидация процесса рефолдинга в оптимизированных условиях. Наблюдали снижение количества высокомолекулярных примесей и неправильно свернутых форм белка в целевом продукте. Значение хроматографической чистоты целевого белка по данным высокоэффективной жидкостной эксклюзионной хроматографии удалось повысить более чем на 10 %.
Заключение. Было установлено значительное влияние pH буферного раствора, соотношения концентраций окислительно-восстановительной пары и их взаимное влияние на выход и хроматографическую чистоту Fc-слитого белка. Показана тесная взаимосвязь эффектов окислительного и восстановительного компонентов с pH раствора. Повышенный pH буферной среды улучшает растворимость белка, что создает лучшие условия для правильного сворачивания полипептидной цепи.
Введение. Применение метода механохимического синтеза для получения твердых дисперсий (ТД) албендазола (АЛБ) позволило увеличить его антигельминтную активность и биодоступность, а также снизить токсичность, в связи с чем актуальным является вопрос разработки состава и технологии доступного отечественного лекарственного препарата на основе ТД АЛБ в рациональной лекарственной форме (ЛФ). Цель. Разработка и фармакотехнологическое исследование суспензии для приема внутрь на основе ТД АЛБ, полученной механохимическим твердофазным синтезом. Материалы и методы. Объектами исследования являлись субстанция АЛБ, сухой экстракт солодки (ЭС) и их ТД, полученные механохимическим твердофазным синтезом в массовом соотношении 1: 5, 1: 10 и 1: 20 при продолжительности механической обработки 2 часа, 8 часов и 16 часов. В качестве вспомогательных веществ использованы вещества, разрешенные для медицинского применения. Исследование растворимости АЛБ из ТД оценивали по содержанию АЛБ в водной среде методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Изучение свойств ТД и полученных ЛФ было проведено в соответствии с требованиями Государственной фармакопеи Российской Федерации (ГФ РФ) XV издания. Результаты и обсуждение. Технологические свойства ТД существенно не изменяются в зависимости от массового соотношения лекарственного вещества (ЛВ) и носителя и времени их механообработки, вследствие чего определяющим фактором выбора оптимальной ТД для разработки ЛФ является значение растворимости АЛБ в воде. Использование метода влажного гранулирования и добавление к ТД наполнителя, стабилизатора и консерванта позволяет получить порошки для приготовления суспензии с удовлетворительными технологическими характеристиками. Заключение. В ходе исследования были изучены технологические характеристики ТД АЛБ с ЭС, полученных механохимическим твердофазным синтезом, а также определена оптимальная ТД с точки зрения наибольшей растворимости АЛБ в воде. Были подобраны вспомогательные вещества, разработан состав суспензии, восстановленной из гранул ТД АЛБ, с оптимальными технологическими параметрами. Проведены фармакотехнологические исследования суспензий на основе ТД АЛБ.
Введение. Современная фармацевтическая разработка позволяет внедрять в практику все больше новых систем и форм доставки активных компонентов лекарственных средств, усиливающих эффективность их действия по сравнению с традиционными подходами. Современный ритм жизни, обуславливающий зачастую неправильное питание и дисбаланс поступления микронутриентов, приводит к необходимости потребления дополнительных их доз в виде различных аптечных препаратов. Достаточно привлекательными для внедрения в фармацевтическую практику в последние годы становятся спреевые формы витаминов и микроэлементов. Такие готовые формы отличаются доступностью производства, простотой использования, легкостью дозирования и достаточно высокой биодоступностью как у здоровых пациентов, так и лиц, имеющих заболевания желудочно-кишечного тракта и прочие проблемы, связанные с потреблением и усваиванием пищи.
Текст. Доставка лекарств через слизистую оболочку полости рта привлекает все больше внимания из-за ее потенциальных преимуществ по сравнению с другими способами введения. До недавнего времени этот путь рассматривался преимущественно для местного применения, однако в последние годы неуклонно растет количество разработок, связанных с использованием полости рта в качестве портала для доставки активных компонентов лекарственных средств, витаминов и микроэлементов в системный кровоток. Различными научными и клиническими коллективами разработаны и исследованы разнообразные формы оральных препаратов для сублингвального и трансбуккального введения. Особый интерес среди них представляют спреевые формы, как наиболее экономически оправданные и удобные в применении. Наибольший спектр таких разработок касается витамина D и В12, что обусловлено, с одной стороны, наиболее острой проблемой их недостаточности и дефицита среди населения планеты, с другой – низкой биодоступностью, на показатели которой негативно может влиять пищевой рацион, состояние здоровья ЖКТ и прочие факторы. Другие микронутриенты, такие как тиамин, ниацин, пиридоксин, аскорбиновая кислота, кофермент Q и железо, также исследуются и выводятся на рынок в виде оральных спреев для сублингвального применения.
Заключение. Имеющиеся на сегодняшний день результаты разработки и сравнительного анализа оральных форм микронутриентов, в частности данные рандомизированных контролируемых исследований, свидетельствуют об эффективности сублингвального пути введения, которая либо сопоставима, либо превосходит эффективность традиционных путей доставки.
Введение. Поиск новых противоопухолевых агентов среди растений местной флоры является одним из вариантов расширения существующего перечня химиотерапевтических лекарственных средств. Перспективным источником таких агентов может являться инвазивный и сорный вид для территории Республики Беларусь и Российской Федерации – борщевик Сосновского. Данный вид содержит кумарины, для которых установлены противоопухолевые свойства, поэтому борщевик Сосновского может считаться перспективным сырьевым источником данных биологически активных веществ. Цель. Изучить цитостатический эффект извлечений из травы, соцветий и корней борщевика Сосновского на культурах опухолевых клеток in vitro. Материалы и методы. Объект исследования – воздушно-сухие трава и соцветия, заготовленные в период цветения, и корни, собранные в период отмирания надземной части, борщевика Сосновского. Получали водно-спиртовые извлечения, из которых отгоняли растворитель, полученный сухой остаток растворяли в фосфатно-солевом буфере с рН 7,4. Идентификацию и количественное определение кумаринов проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Противоопухолевый (цитостатический) эффект in vitro изучали на следующих культурах клеток: карциномы легкого А549, аденокарциномы предстательной железы РС-3, меланомы кожи MeWo, аденокарциномы шейки матки Hela и иммортализованных фибробластов крайней плоти BjhTERT. Оценку жизнеспособности клеток выполняли в условиях МТТ-теста на планшетном спектрофотометре. Контроль метаболической активности осуществляли при помощи 4,5-диметилтиазолли-2-ил-2,5-дифенилтетразолия бромида. Формировали отрицательный контроль (буфер), контроль роста клеток, положительный контроль (доксорубицин) и исследуемые пробы. Результаты и обсуждение. Извлечения из травы борщевика Сосновского проявляли статистически значимый цитостатический эффект в отношении линий опухолевых клеток А549, РС-3, Hela и MeWo; из корней и соцветий – в отношении линий клеток Hela и MeWo. Цитостатический эффект зависел от концентрации кумаринов в пересчете на ксантотоксин. Извлечения из травы оказывают цитостатическое действие на нормальные клетки BjhTERT; корни и соцветия значимо не влияют на их рост. Цитостатический эффект извлечений из травы борщевика Сосновского в отношении клеток линий А549 и РС-3 превосходил, в отношении клеток линий MeWo и BjhTERT сопоставим с доксорубицином. При сравнении полуэффективных концентраций выявлено, что все изученные извлечения вызывают подавление роста в более низких концентрациях, то есть имеют более высокую активность по сравнению с доксорубицином. Извлечения из травы сильнее подавляют рост клеток линии А549; из корней и соцветий – Hela.
Заключение. Трава, корни и соцветия борщевика Сосновского обладают выраженным цитостатическим эффектом in vitro, что делает целесообразным дальнейшее изучение данного растения в рамках выделения кумаринов и установления механизмов влияния на рост опухолевых клеток в сравнении с нормальными.
Введение. Разработка методик анализа новых потенциально активных фармацевтических веществ является важной частью стандартизации субстанций. Комплексный подход к подтверждению структуры вещества является особо важным при возможности существования вещества в разных таутомерных формах, так как свойства вещества могут изменяться в зависимости от таутомерии, влияя в том числе на фармакологическую активность.
Цель. Целью нашего исследования являлось определение таутомерного состава потенциально активной фармацевтической субстанции 5-бутил-6-гидрокси-2,3-дифенилпиримидин-4(3Н)-она в твердом состоянии и растворе для последующей разработки его лекарственной формы и определения биодоступности.
Материалы и методы. Объектом исследования являлась субстанция 5-бутил-6-гидрокси-2,3-дифенилпиримидин- 4(3Н)-она. Для подтверждения структуры снимали спектры: инфракрасный на приборе PerkinElmer Spectrum 3 (PerkinElmer Inc., США) в области частот от 4000 до 400 см –1, ядерного магнитного резонанса 1 H и 13 C на импульсном широкополосном спектрометре Bruker AM-500 (400 и 100 МГц) (Bruker, Германия) в растворителе ДМСО-d 6, ультрафиолетовый с помощью СФ-2000 (ООО «ОКБ Спектр», Россия) в области длин волн 250–400 нм; а также была проведена высокоэффективная жидкостная хроматография с тандемной масс-спектрометрией (ВЭЖХ-МС/МС).
Результаты и обсуждение. Особенностью гидроксипроизводных пиримидина является наличие таутомерных форм, которые могут влиять как на физико-химические свойства вещества, так и на его фармакологическую активность. В ходе исследования было обнаружено, что в твердом состоянии 5-бутил-6-гидрокси-2,3-дифенилпиримидин-4(3Н)-он находится в равновесии между дикето-формой и енольной, а при растворении вещества в диметилсульфоксиде (ДМСО) преобладающей формой является енольная. Методом ВЭЖХ-МС/МС подтверждена чистота. Заключение. Методами ИК- и ЯМР-спектроскопии была подтверждена структура 5-бутил-6-гидрокси-2,3- дифенилпиримидин-4(3Н)-она. Получены УФ-спектры, а также для исключения возможного поглощения ультрафиолетового излучения примесями была проведена ВЭЖХ-МС/МС.
В четвертой части статьи перечислены основные лекарственные формы, производимые специалистами Аптекарского приказа. Особый интерес представляет анализ документов, впервые опубликованных К. С. Худиным, которые датируются серединой XVII в. В них приведены наименования лекарственных средств, приготовленных аптекарями и алхимистами из растительного и минерального сырья, а также сведения о принятии этих препаратов (водок, масел, мазей, пластырей, сахаров, сиропов, «конфект», бальзамов и прочее) дьяками Аптекарского приказа.
Издательство
- Издательство
- ЦФА
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 117149, Москва, Симферопольский бульвар, 8 ООО "Центр фармацевтической аналитики"
- Юр. адрес
- 117149, г Москва, р-н Зюзино, Симферопольский б-р, д 8, помещ 1/1
- ФИО
- Шохин Игорь Евгеньевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- Контактный телефон
- +7 (___) _______