Зуб с мудростью: дрожжи помогли создать инновационное средство от кариеса
Молодые российские ученые «обучили» вид дрожжей Pichia pastoris синтезировать белок декстраназу и на его основе разработали «умный» гель для профилактики зубного налета и кариеса. Новая технология позволяет точно настраивать свойства средства под конкретные стоматологические задачи — менять вязкость, разрушать бактериальные биопленки или усиливать антибактериальный эффект. По мнению экспертов, продукты, созданные с применением этой биотехнологии, будут востребованы как способ профилактики одного из самых распространенных заболеваний в мире. Подробнее об инновации — в материале «Известий».
Как особые дрожжи синтезируют особый белок
Исследователи Университета МИСИС разработали гель на основе фермента декстраназы, способный эффективно бороться с зубным налетом и предотвращать кариес. В перспективе технология позволит улучшить состав зубных паст, а также станет основой для новых средств профилактики стоматологических заболеваний.
Как рассказали ученые, специально выведенный вид дрожжей Pichia pastoris благодаря методам генной инженерии может синтезировать антитела, ферменты и даже сладкие белки. Это позволяет целенаправленно программировать свойства геля и адаптировать его для решения конкретных стоматологических задач, например регулировать вязкость, разрушать биопленки или усиливать антибактериальную активность.
— Существует ряд непатогенных микроорганизмов — бактерий, дрожжей и мицелиальных грибов, которые традиционно используются в качестве платформы для получения белков, липидов, кислот, необходимых в биотехнологии, пищевой промышленности и медицине. Метод направленного биосинтеза с использованием специальных микроорганизмов дает возможность создавать собственные ферменты с заданными свойствами в любом количестве, — рассказал «Известиям» доцент кафедры общей и неорганической химии НИТУ МИСИС Павел Волков.
Декстраназа играет ключевую роль в биотехнологиях для снижения вязкости в свеклосахарной и пищевой промышленности, а также в средствах для ухода за полостью рта, поскольку помогают бороться с зубным налетом. Фермент задействован в разработке методов лечения заболеваний, связанных с метаболизмом сахара и расстройствами пищеварения.
Молодые исследователи спроектировали новую генетическую конструкцию, где есть ген, отвечающий за выработку необходимого фермента декстраназы в дрожжах Pichia pastoris. Затем научный коллектив проанализировал активность биокатализатора при различных показателях кислотности и способность воздействовать на различные субстраты. Эти данные помогли оптимизировать разработку для использования в ротовой полости человека.
— Этот штамм особенно эффективен для создания рекомбинантных ферментов, поскольку его использование исключает необходимость в дополнительной хроматографической очистке белков — дрожжи не синтезируют экзогенно посторонние белки и другие метаболиты, — сказал студент НИТУ МИСИС Ярослав Горинов, выигравший с этой разработкой 1 млн рублей в конкурсе «Студенческий стартап» Платформы университетского технологического предпринимательства, финансируемом Фондом содействия инновациям.
Как белок борется с кариесом
Внедрение метода направленного биосинтеза в перспективе поможет значительно удешевить и упростить производство ферментов, поскольку исключает одну из самых затратных стадий, сохраняя при этом высокую чистоту конечного продукта. Подход позволяет получить вещества с необходимыми свойствами, включая способность разрушать бактериальные пленки, которые могут привести к кариесу и другим заболеваниям зубов.
Дрожжевые системы уже давно используются как платформа для биосинтеза белков. Поэтому, если действительно удастся создать средства для ухода за полостью рта на основе декстранaзы, они могут стать эффективным решением в профилактике кариеса, рассказал главный врач и основатель центра дентальной имплантологии «ИмплантТайм», стоматолог-хирург Сергей Рожнов.
— Фермент декстраназа расщепляет полисахариды — ключевой компонент зубного налета. Полисахариды представляют собой крупные углеводные молекулы, которые, скажем так, обеспечивают прилипание налета к эмали. Их скопления служат субстратом для бактерий; в ходе метаболизма микрофлора выделяет кислоты, провоцирующие кариес и воспалительные заболевания мягких тканей полости рта, — пояснил медик «Известиям».
Такой фермент закономерно будет снижать липкость налета, облегчая его удаление с поверхности зуба. В результате регулярного применения можно рассчитывать на снижение частоты развития кариеса, отметил Сергей Рожнов.
Гели, зубные пасты, препараты на основе фермента декстраназы, которая разрушает полисахариды в покрывающем зубы налете, — это очень хорошее решение, отметил главный врач клиник «Немецкий имплантологический центр», стоматолог-ортопед Магомед Дахкильгов.
— Я полагаю, такой гель сильно снизит именно прилипание налета к эмали, так как в силу липкости он крепко фиксируется к поверхности зуба, что затрудняет ее очищение. В результате использование гелей и паст на основе декстразы приведет к снижению рисков развития кариеса, так что эти продукты могут стать очень востребованными на рынке средств по уходу за полостью рта, как способ профилактики одного из самых распространенных заболеваний в мире, — отметил эксперт.
При этом эксперты подчеркивают, что перед выходом подобных паст и гелей на рынок им предстоит пройти полный цикл исследований и обязательную сертификацию.
