Троянская пилюля: продолжение
Таблетка для клетки
Уже скоро лечение станет прицельным – доставить с филигранной точностью препарат в больной орган поможет ультразвук
Алла Астахова, «Итоги» № 42-2010
Это было вековой мечтой фармацевтов: создать идеальную пилюлю, которая начинала бы действовать в организме пациента не сразу, а в тот момент, когда лекарство достигнет больного органа. Последние эксперименты по генной терапии требуют еще более прицельного попадания – чтобы излечить болезнь в корне, нужно доставить лекарство непосредственно в пораженную клетку. Помощь к медикам пришла, откуда не ждали: от специалистов по томографии и ультразвуку.
Все началось еще некоторое время назад, когда у специалистов на слуху были опыты с получением графена – тончайшего слоя графита. Попытки Андрея Гейма и Константина Новоселова позже завершились успехом. Дипломник физфака МГУ Глеб Сухоруков тоже загорелся идеей создать тончайшие пленки, на этот раз полимерные. Они должны были быть похожи на слоеное тесто – с пластами то положительно, то отрицательно заряженного полимера толщиной фактически в одну молекулу. Поначалу идея казалась невероятной: с точки зрения строгой теории до сих пор считается, что такие пленки невозможно собрать («Итоги» № 17-2010, «Троянская пилюля»). Однако это все же произошло – открытие Глеба Сухорукова, ныне руководителя группы биополимеров факультета материаловедения колледжа Queen Mary Лондонского университета, перевернуло представления многих. Еще бы: выяснилось, что состояние материалов, собранных таким образом, можно программировать в зависимости от того, какие полимеры включены в их состав. Например, одни полимеры сжимаются или расширяются под воздействием определенных температур или излучения. Другие могут распадаться в зависимости от разных условий. Получается, что их поведением можно управлять. Когда из новых материалов впервые были собраны крошечные шарики, постепенно стала вырисовываться идея совершенно новой, «троянской пилюли». Она могла бы начинать свою работу в организме не сразу, а «по приказу» – достигнув нужного органа.
Одновременно подоспела и уникальная начинка для волшебной пилюли. Конечно, возможность адресной доставки лекарств в определенный орган сама по себе является революцией в медицине, потому что позволяет во много раз снизить дозы и убрать побочные эффекты. Однако есть препараты, которые могут попасть в организм так и только так. Речь идет о генной терапии. Самые перспективные разработки в этой области основаны на открытии нобелевских лауреатов 2006 года Эндрю Файра и Крейга Меллоу, установивших универсальный механизм регуляции активности генов у живых существ, основанный на РНК-интерференции. Не секрет, что многие болезни связаны с тем, что определенные гены чересчур активны: в организме появляется слишком много кодируемого тем или иным геном белка, который наносит вред. Именно здесь кроется причина многих болезней сердца и сосудов, онкологических заболеваний, нарушений обмена веществ. Убрав активность генов или, как говорят специалисты, снизив их экспрессию, можно излечить болезнь в корне. Для этого ученые предложили вводить в пострадавший орган так называемые микро-РНК. В каждом организме вырабатываются сотни видов таких РНК. Их основное предназначение состоит в том, чтобы заставить гены «замолчать»: именно поэтому, хотя в ядре каждой клетки нашего организма содержится весь состав генов, работают они далеко не везде и по-разному. Идея заключалась в следующем: если в организме человека не хватает какой-то микро-РНК и это вызывает болезнь, то нужную РНК можно синтезировать и ввести в организм. Ученые пошли дальше и научились изменять полученную РНК химическим способом. Недавно американская биофармацевтическая компания RXi Pharmaceuticals запатентовала такие РНК-молекулы, способные стать лекарством, – они практически не изменяют свои свойства в биологических жидкостях, не воздействуют на иммунную систему человека.
Однако это еще не решает всех проблем, связанных с лечением. В самом деле: чрезмерная экспрессия генов, ведущая к болезни, наблюдается только в определенных органах и тканях человека. В других частях организма те же самые микро-РНК могут быть не нужны, а возможно, и вредны. Подобные проблемы наблюдались и в других исследованиях, связанных с генной терапией. Другая американская биотехнологическая компания, GlyGenix Therapeutics, начала эксперименты по лечению «поломки» гена G6Pase, связанного с регуляцией в организме уровня глюкозы. Для этого нужно было доставить в печень пациента «правильную» ДНК. Как лекарство попадет точно в цель, туда, где оно необходимо, да еще и в клетки человека? Ученые долго бились над этим вопросом. Сначала генетический материал пробовали доставлять в организм, «вшивая» его в какой-нибудь безопасный вирус, который инфицировал клетки пациента. Впрочем, в этом случае о точной доставке в определенный орган нельзя было и подумать. Но решение все же было найдено. Оно казалось парадоксальным, но чем больше его рассматривали исследователи, тем больше находили преимуществ.
Речь шла о крошечных «троянских» капсулах, содержащих газ. Голландская компания Philips уже использовала такие для диагностических целей. Под воздействием сфокусированного ультразвукового излучения капсулы были способны «взрываться», освобождая газ, который мог служить контрастным веществом при ультразвуковой диагностике. Исследователи Philips Research поняли, что могут использовать эти свойства, чтобы усовершенствовать доставку лекарств в организм. Как? Результаты экспериментов выявили одно любопытное обстоятельство, которое до сих пор не получило полного объяснения. «Взрываясь» и освобождаясь из капсул, газ распадался на множество мельчайших пузырьков. Пузырьки ударялись о стенки клеток организма, на какой-то момент делая их более проницаемыми, – и препарат мог проникнуть внутрь. «Развитие ультразвуковых технологий, способных неинвазивным путем обеспечить доставку новых лекарственных препаратов в нужный орган, открывает удивительные возможности для развития медицины, ориентированной на индивидуальные потребности пациентов», – говорит старший вице-президент Philips Research и глава исследовательской программы подразделения Philips «Здравоохранение» Хенк ван Хоутен.
Ученые создали целую методику «прицельного» введения лекарств под действием ультразвуковых волн, которая называется сонофорез. Для этого они применили два вида «троянских пилюль». Первые, совсем крошечные, размером от 100 до 2000 нанометров, наполнены лекарством. Они такие маленькие, что легко могут путешествовать по организму с потоком крови, проникая даже в тончайшие капилляры. Оболочку капсул можно собрать из веществ, способных разогреваться под воздействием электромагнитного излучения. Поэтому движение их по организму врач отслеживает в реальном времени с помощью томографа, фиксирующего изменения температуры тканей тела. Как только капсулы попадут в нужный орган, их можно «вскрыть» с помощью направленного действия ультразвука. Лекарство в этом случае выйдет из капсул и начнет действовать. Но это еще не все. Чтобы внедрить препарат непосредственно в клетки человека, специалисты Philips Research применяют другие капсулы, размером побольше – 4 микрометра. В них помещается не лекарство, а газ. В тот момент, когда под действием ультразвука капсулы «взрываются», стенки клеток изменяются, и препарат проникает внутрь.
Фантастика? Несколько препаратов, действие которых основано на этом принципе, уже прошли доклинические испытания. Совсем немного, и новую методику в интересах человечества попробуют на себе здоровые добровольцы. А значит, не за горами победа над неизлечимыми прежде заболеваниями. Это обязательно произойдет, если генной терапии поможет ультразвук.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
18.10.2010