Наночастицы в медицине: новые успехи
Нанотехнологии быстро завоевывают новые рубежи – не только в промышленности, но и в медицине. Наночастицы – перспективное средство доставки лекарственных средств в различные ткани. Крохотные частички могут легко проникать сквозь мембраны конкретных клеток и высвобождать активное вещество в цитоплазме. Недавно опубликованное* исследование продемонстрировало возможность лечения ряда тяжелых заболеваний легких с помощью вдыхания наночастиц, нагруженных ДНК. Авторам удалось создать наночастицы, которые могут преодолевать слизистый барьер в легких и попадать в легочные ткани. Здесь доставленный фрагмент ДНК – терапевтический ген – начинает действовать, обеспечивая в пораженных тканях синтез закодированного в нем белка.
Слизистый барьер – естественный механизм защиты дыхательных путей человека от инфекций и чужеродных частиц. Они буквально увязают в слизи, продуцируемой эпителием дыхательных путей, а затем, вместе со слизью реснички эпителия «выметают» их наружу – в горло, где они проглатываются, а затем в желудке разрушаются. В то же время слизистый барьер препятствует проникновению в легкие вдыхаемых различных лекарственных средств, которые могли бы помочь пациентам с муковисцидозом, хронической обструктивной болезнью легких, астмой и другими тяжелыми легочными патологиями. При муковисцидозе вследствие генетического дефекта среди прочего происходит постоянное накопление в легких густой слизи, которая служит отличным субстратом для развития микробов и, соответственно, хронических инфекционно-воспалительных процессов. В связи с этим традиционная терапия муковисцидоза направлена протии легочных инфекций, но не устраняет причины патологии. Решением может стать генная терапия – снабдив легочные клетки пациента нормальным вариантом дефектного гена, можно добиться нормализации процесса очищения легких от слизи. Ранее предпринимались попытки доставить нормальный ген в легкие с помощью различных контейнеров, в том числе наночастиц, однако последние упорно увязали в слизистом барьере,слипались друг с другом и в итоге были неэффективны.
Авторы работы говорят, что сконструировали первую биодеградируемую систему доставки генов, успешно проникающую через слизистый барьер в ткани легких. Они покрыли наночастицы тонким слоем полиэтиленгликоля, нейтрализовав таким образом электрический заряд на поверхности частицы. Чтобы легко фиксировать активность доставляемого гена, в экспериментах на мышах использовали ген светящегося белка. Было показано, что наночастицы, нагруженные ДНК, легко проходили через слизь и проникали в клетки легких, где в течение четырех месяцев (!) происходил синтез светящегося белка. При этом не было зафиксировано побочных эффектов. Авторы работы говорят, что до клинического применения разработанной ими системы нанодоставки терапевтических генов еще далеко, однако веря в успех и большой потенциал методики.
Недавно была опубликована** еще одна работа, касающаяся нанодоставки лекраств. «Упаковав» противораковый препарат паклитаксел в полипептидные наночастицы, ученым удалось значительно повысить эффективность терапии и снизить риск побочных эффектов. Наночастицы обеспечивают точную доставку лекарства в раковые клетки: здесь в кислой среде наночастицы разрушаются, лекарство высвобождается, накапливается и действует. В здоровые ткани данные наночастицы не проникают.
Читайте также: Доставка лекарств: в нужное место, в нужное время
* MastorakosP, daSilvaAL, ChisholmJ, SongE, etal. Highly compacted biodegradable DNA nanoparticles capable of overcoming the mucus barrier for inhaled lung gene therapy // Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015; 112 (28): 8720 DOI: 10.1073/pnas.1502281112
** Bhattacharyya J, Bellucci ОО, Weitzhandler I, McDaniel JR, et al. A Paclitaxel-Loaded Recombinant Polypeptide Nanoparticle Outperforms Abraxane in Multiple Murine Cancer Models // Nature Communications, 2015. DOI: 10.1038/ncomms8939
На фото: реснитчатый эпителий легкого; сканирующая электронная микроскопия
