Олег Кузбит, управляющий редактор отдела веб-информации

Исследователи из Центра «Биоинженерия» РАН «приручают» нанотехнологии в попытках облегчить доставку лекарств к пораженным участкам организма. Используя наночастицы, в основе которых морепродукт хитозан, ученые стремятся минимизировать негативные побочные эффекты современных противораковых терапий и помочь лекарству попасть в самый центр проблемной области.

У команды исследователей из московского Центра «Биоинженерия», похоже, есть собственный инновационный ответ на давнишнюю проблему безопасной и эффективной доставки лекарств к пораженным органам. В качестве безостановочного транспортного средства, которое способно «подбросить» лекарство к раковым опухолям, предлагается один из хорошо известных даров моря.

Это хитозан – линейный полисахарид, в коммерческих масштабах извлекаемый из богатых хитином панцирей крабов, креветок и других ракообразных, а также из клеточных стенок плесневых грибков. Хитозан уже применяют в перевязочных и иных гемостатических материалах благодаря его способности быстро останавливать кровотечения.

Разработчики проекта заявляют, что наночастицы этого полимера гиалуроновой кислоты устраняют серьезный недостаток многих противораковых терапий, основанных на применении антибиотиков, – а именно, быстрый распад и токсичность используемого лекарства. Основываясь на результатах работ с одним из самых нестабильных антибиотиков – доксорубицином, – исследователи полагают, что смогли «научить» наночастицы хитозана препятствовать распаду антибиотика и, как следствие, токсическому поражению сердца и почек, а также доставлять доксорубицин непосредственно в ядро злокачественной клетки.

Считается, что сорбированный частицами антибиотик сохраняет всю антиканцерогенную мощь препарата-оригинала, при этом его ядовитость в теле человека значительно снижается. В таком виде доксорубицин циркулирует в кровотоке дольше оригинала, что упрощает доставку антибиотика к раковым клеткам.

По данным разработчиков, проект финансировался из двух грантов Российского фонда фундаментальных исследований, а также из целевой федеральной программы на 2009 – 2013 гг., нацеленной на поддержку инновационной науки. Общая стоимость исследования пока не уточняется.

Исследовательская команда

Центр «Биоинженерия» – расположенное в Москве исследовательское подразделение Российской академии наук. С 1991 года в центре внимания сотрудников центра целый ряд направлений в фундаментальной и прикладной науке, в том числе геномика, генетическая, клеточная и белковая инженерия, нано- и биотехнологии, биоинформатика, биоэтика.

В числе наиболее прорывных направлений работы центра также гетерологичная экспрессия генов, генетическая инженерия растений и клеток млекопитающих, вопросы биобезопасности, а также компьютерные решения для молекулярной биологии и биоинформатики.

Официальный сайт центра сообщает, что учреждение имеет 43 патента Российской Федерации.

Когда грань между пользой и вредом так тонка…

Годы клинической практики показали, что противораковые лекарственные растворы при использовании непосредственно на злокачественном новообразовании могут представлять проблему. К примеру, доксорубицин – антибиотик, широко применяемый для борьбы с раком в химиотерапии, – быстро разлагается в кровяном русле и, как следствие, кардио- и нефротоксичен.

Чтобы избежать столь серьезных побочных эффектов, исследователи, как правило, предлагают методики, в которых «своенравный» антибиотик связывается неким инертным носителем, биологически родственным человеческому организму и не вступающим в химические соединения с веществами в теле. В проекте Центра «Биоинженерия» сукцинилированный хитозан в своей наномодифицированной форме помогает доксорубицину благополучно преодолеть биобарьеры, в частности, мембраны клеток и ядер, без потерь достичь раковых клеток и оставаться в организме значительно дольше, чем способен антибиотик в его привычной нам форме.

…и как можно это исправить

Для «усмирения» проблемного антибиотика и стабилизации его антиканцерогенных свойств команда исследователей решила загрузить наночастицы хитозана доксорубицином по максимуму.

Сообщается, что на это ушло три стадии. Вначале к хитозану добавили остатки янтарной кислоты. Потом этот «гибрид» использовался для извлечения суспензии наночастиц. В третьей фазе наночастицы обсаживались молекулами доксорубицина.

Когда нагруженные антибиотиком частицы достигают раковых клеток, они там распадаются. Для отслеживания этого процесса ученые пометили наночастицы специальным красителем флуоресцеином.

В ходе экспериментов на один миллиграмм наночастиц удалось насадить до 170 микрограммов доксорубицина. Будучи связанным частицами, антибиотик, как сообщают разработчики, вел себя столь же активно, как и оригинал, растворенный в воде. И тот, и другой достигают клеточных ядер примерно с одинаковой скоростью. Функциональных различий между обычным доксорубицином и наночастицами с антибиотиком также отмечено не было, что свидетельствует о том, что связывание лекарства наночастицами не нарушает целостности препарата.

Но при всей этой идентичности в поведении в организме новый лекарственный носитель существенно превосходит чистый антибиотик по токсическим характеристикам, что дает больший терапевтический эффект, убеждены в Центре «Биоинженерия».