По мере развития молекулярной биологии и нанотехнологий новости о разработках все чаще напоминают главы из научно-фантастических романов – настолько невероятны и впечатляющи успехи современной фармакологии. Вот лишь некоторые вехи прогресса, ставшие реальностью за последние 12 лет.
Подсмотрено у природы (2000–2005)
Первым значимым нововведением в области доставки лекарств стали липосомы – замкнутые микросферы, стенки которых состоят из одного или нескольких двойных слоев фосфолипидов. Они широко используются в нашем организме для транспорта нерастворимых веществ. Например, все липопротеины – это липосомы, предназначенные для переноса холестерина от крови к клеткам и обратно. Но долгое время камнем преткновения был размер этих частиц. Если вводить их в кровь, нужно помнить о возможности жировой эмболии. Следовательно, диаметр «шариков» должен быть не более 7 мкм – сопоставимым с размером эритроцита. Однако после серии экспериментов было решено, что минимально безопасными могут считаться лишь липосомы диаметром не более 1 мкм. Их удалось создать лишь в конце XX века.
Целенаправленная доставка действующего вещества позволяет уменьшить дозу препарата и, значит, снизить вероятность развития побочных эффектов.
Мембрана липосомы состоит из привычных для организма веществ, следовательно, она, во-первых, нетоксична, во-вторых, может подвергаться биотрансформации после применения, в-третьих, способна сливаться с клеточной мембраной, высвобождая действующее вещество внутрь клетки. И, что немаловажно, до этого момента лекарство полностью защищено от ферментов и прочих биологически активных веществ крови.
Объем международного рынка нанотехнологических фармацевтических разработок по состоянию на 2012 год оценивается в 4,5 млрд долларов. Ежегодный рост этого сегмента составляет 45%.
Липосомы удобны еще по одной причине: возможность модульной сборки в соответствии с решаемыми задачами. Например, их можно оснастить «системой наведения» в виде антитела, которое связывается только с определенным антигеном на поверхности клетки-мишени. Особенно большие надежды возлагаются на использование липосом в качестве средства доставки противоопухолевых препаратов. В настоящее время идет несколько клинических испытаний перспективных медикаментов с обнадеживающими предварительными результатами, а некоторые – такие как доксорубицин липосомальный – уже успешно используются в онкологической практике.
Против течения (2005–2010)
Следующая разработка существует пока что в виде прототипов, тем не менее принцип, положенный в ее основу, может совершить настоящую революцию в способах доставки лекарств. Итак, молекулы действующих веществ распространяются по организму с током крови. Это непреложная, можно сказать азбучная, истина фармакологии. Однако легко себе представить ситуацию, когда неплохо было бы «зависнуть» над проблемным участком сосуда и залатать его. Или доставить препарат в труднодоступную сосудистую опухоль. Для этого нужна система доставки, способная двигаться против тока крови.
В настоящее время в мире реализуется около 60 проектов по созданию лекарств с применением нанотехнологий, подавляющее большинство из них – на ранней стадии разработки.
Желательно при этом, чтобы у нее был большой (в идеале – бесконечный) запас энергии и чтобы все ее элементы, кроме собственно лекарства, были биологически инертны. Аппарат по типу подводной лодки отпадает – утопично, потенциально травматично и с батарейками проблема. Изящное решение было найдено в Институте Райса и Университете Пенсильвании (США): микроустройство представляет собой шарик, состоящий из двух частей – золотой и оксид-кремниевой. К последней присоединен катализатор Граббса, который позволяет выстраивать полимерные цепи, используя мономеры из окружающей среды.
Для движения применяется явление осмоса: по мере полимеризации количество молекул со стороны кремниевой половины шарика постепенно уменьшается, следовательно, жидкость (в том числе плазма крови) будет перемещаться в сторону большей концентрации. Что и будет подталкивать микроустройство в противоположную сторону.
В организме человека рабочим веществом, которое можно будет полимеризовать, может стать глюкоза как один из самых распространенных мономеров.
Нанотаблетка (2010–2012)
Еще одно перспективное направление призвано устранить очень существенный недостаток современных нанолекарств: их можно вводить в организм только в виде инфузий. Это сужает спектр применения препаратов до стационаров, оставляя за скобками потребительский, аптечный сегмент фармрынка. Однако и здесь есть подвижки, особенно радует то, что инновационная и в чем-то даже революционная идея пришла в голову российским ученым – специалистам ООО «Изварино Фарма» и Нанотехнологического центра Республики Татарстан.
Главные области нанотехнологических исследований в фармакотерапии – онкология, инфекционные заболевания, неврология, дерматология.
Наноразмерные системы доставки – микрокапсулы, в которые помещается действующее вещество лекарства, – можно производить на основе биодеградируемых полимеров молочной и гликолевой кислот. Такой подход позволит адаптировать для перорального приема средства, которые до этого вводились только внутривенно. Это существенно повысит биодоступность препаратов, сделает их более безопасными и удобными в применении.
Новые технологии постепенно превращают лекарства в высокоточное оружие, борющееся с заболеванием на клеточном уровне. Все это приближает современную медицину к заветной цели – персонализированному назначению узкоспециализированных препаратов, подстроенных под особенности физиологии конкретного пациента.
Рисунки - в приложении
