Новости

1 июня, 2021 12:15

Свое среди своих. Средство доставки лекарств к больным клеткам создадут из близких тканям организма веществ

Источник: Поиск
Согласно всероссийскому опросу, проведенному Институтом современных медиа (Modern Media Research Institute, MOMRI) по заказу телеканала «Наука», граждане ждут от ученых прежде всего помощи в лечении рака и других тяжких болезней. Только за последние 10 лет смертность от рака в мире выросла на 30% и составила в 2018 году 9,6 миллиона человек. По данным ВОЗ, 20% мужчин и 17% женщин находятся сегодня в группе риска. В России, утверждает академик РАН, генеральный директор Национального медицинского исследовательского центра радиологии, внештатный онколог Минздрава Андрей Каприн, в 2018 году зарегистрированы более 3,7 миллиона пациентов с онкологическими заболеваниями, то есть 2,6% населения страны. В следующем году эта цифра составила уже почти 4 миллиона пациентов. Средний показатель распространенности онкологии по стране за 10 лет увеличился на 40%. В Минздраве такой рост отчасти связывают с более точным диагностированием. Тем не менее ситуация год от года ухудшается. Смерть от онкологических заболеваний находится на втором месте после сердечно-сосудистых патологий и явно имеет тенденцию к опережению. Почему? Есть объективные причины.
Андрей Замятин, руководитель группы по направлению биотехнологии Центра генетики и наук о жизни Научно-технологического университета «Сириус». Источник: Пресс-служба Сеченовского университета

Онкология – огромная и во многом еще неизведанная область медицины. Рак – группа многоликих заболеваний, образующих злокачественные опухоли и по-разному проявляющихся. Сами опухоли гетерогенны, то есть состоят из разных клеток, их терапия должна быть различной.

В этом году стартовал проект «Исследование и моделирование метаболических и гомеостатических переменных при онкотранспорте наночастиц и доставке лекарственных средств», поддержанный грантом Российского научного фонда (РНФ). Коллектив ученых возглавил доктор биологических наук Андрей ЗАМЯТНИН, руководитель группы по направлению биотехнологии Центра генетики и наук о жизни Научно-технологического университета «Сириус» (Сочи).

Начиная беседу с корреспондентом «Поиска», Андрей Александрович напомнил, что лекарства, как правило, представляют собой чужеродные для организма субстанции. В той или иной степени в зависимости от дозы они для него являются ядом. Поступление несвойственных для организма веществ зачастую чревато негативными последствиями. Противоопухолевые препараты не исключение, однако для успешного лечения необходимо принимать то, что, как говорится, «доктор прописал».

Способов введения лекарственных субстанций в организм сегодня несколько: внутривенно, внутримышечно, перорально, назально, ректально. Однако при любом из них активные вещества в большей или меньшей степени распределяются, «размазываются» по всему организму, хотя многие из них вызывают побочные эффекты, причем весьма серьезные. Если бы удалось обеспечить адресную доставку лекарства до пораженного органа, клетки, можно было бы решить сразу несколько проблем. Прежде всего уменьшить дозу действующего вещества и, как следствие, снизить вероятность развития побочных явлений, а эффективность лечения повысить.

В онкологии эта задача особенно актуальна, поскольку даже самые современные противоопухолевые препараты, как правило, небезопасны для здоровых клеток. Интерес к созданию адресного «транспорта» огромен во всем мире. За последнее десятилетие число исследований на тему адресной доставки лекарств увеличилось в разы. Это видно по публикациям в специализированных научных изданиях.

«Но, к сожалению, эффективность доставки существующими транспортными системами пока оставляет желать лучшего, – говорит Замятнин. – Исследователи на каком-то этапе упираются в стену. Классический пример «сферического коня в вакууме»: нечто, прекрасно «живущее и работающее» в теории, на практике не реализуется».

Физики предлагают физические основы «транспорта», химики ищут и находят прекрасные материалы для его изготовления. Но первые плохо представляют тонкости физиологических процессов в организме, вторые слабо разбираются в его защитных реакциях на то или иное вещество. Надо также понять, как гипотетическая капсула (контейнер) преодолеет многочисленные биологические барьеры на пути к цели, как после выполнения задачи будет выведена из организма.

И это – лишь малая доля возникающих вопросов. Ответы на них надо искать в мультидисциплинарной области.

«Это для нас было ясно еще на стадии формирования проекта, – подчеркнул А.Замятнин. – Требовалось вовлечь в него представителей разных наук. Однако собрать столь многоплановый коллектив – дело очень непростое. Наиболее перспективным виделся путь образования новой структуры во вновь создаваемой организации. Научно-технологический университет «Сириус» оказался идеальным вариантом. Под его крышей сформирована лаборатория, объединившая ученых из разных регионов России и из-за рубежа».

Коллектив насчитывает сегодня около 30 человек. Помимо россиян в проекте участвуют ученые из Великобритании, Италии и Польши. Это прекрасный пример того, как граждане разных государств, вероисповедания, политических взглядов объединились ради достижения одной очень важной и благородной цели: приблизить появление новых методов лечения рака. К сожалению, пандемия и политические нюансы влияют на работу ученых. У иностранных коллег возникают проблемы с визами, прививками от COVID-19, проявляются иные бюрократические барьеры. Тем не менее работы по проекту продвигаются.

– Значит, не все ученые вашего проекта работают в «Сириусе», есть и те, кто трудятся удаленно?

– Таких большинство. Проект объединяет сотрудников моей лаборатории в Сеченовском университете, коллег из МГУ, онкологического центра им. Блохина, из питерского ИТМО и Новосибирского государственного университета, то есть специалистов, работающих фактически во всех областях естественных наук: физике, химии, биологии, медицине и математике. Постепенно в Сочи перебирается молодежь. Она мобильнее. Более взрослые коллеги регулярно приезжают и курируют ход работ. Кроме того, мы продолжаем искать таланты. На это была нацелена и школа молодых ученых по молекулярной фармакологии,
которая буквально накануне майских праздников состоялась в «Сириусе» в рамках проекта. Впрочем, школа – это не только выполнение обязательств перед РНФ и поиск талантов. Это возможность несколько выйти за рамки проектной темы, обменяться мнениями. Хороший способ налаживания научных контактов, которые, я надеюсь, приведут к долговременному сотрудничеству.

– В проекте вы с самого начала сделали ставку на материалы, максимально приближенные к живому организму. Такой подход диктуется стремлением снизить риск отторжения?

– Совершенно верно. Материалы, из которых состоит «транспорт», должны быть максимально приближены к веществам самого организма или близки и понятны ему. Это различные типы биологических наночастиц (экзосомы, эктосомы), другие внеклеточные везикулы (органеллы, мембранно-защищенные сумки), продуцируемые трансформированными и нетрансформированными клеточными линиями. Только в этом случае они смогут без задержек и повреждений добраться до места назначения, «выгрузить» препарат, а затем разложиться на безопасные компоненты и тем или иным способом покинуть организм без негативных для него последствий. Все вещества, представляющие собой потенциальные материалы для контейнеров, будут исследованы с точки зрения их полезности для заданной доставки. На сегодняшний день далеко не ясно, как патофизиологические механизмы влияют на перенос, например, наночастиц на основе альбумина через различные биологические барьеры, отделяющие точку введения лекарства от опухолевого очага. Это также предстоит детально изучить.

Совершенно очевидна дальнейшая цепочка наших действий: исследование на различных стадиях опухолевого поражения и развития сосудистой сети; изучение уровня накопления частиц в опухоли. Мы также ставим перед собой цель разработать математическую модель, позволяющую учитывать метаболические и гомеостатические переменные, потенциально играющие ключевую роль в тропизме (движении под воздействием внешних факторов – Прим. автора) частиц к опухоли. Хотим рассмотреть весь комплекс вопросов во взаимосвязи: выбрать материалы, максимально приближенные к организму, отследить их судьбу в нем от введения до выведения. Изучить процесс движения, понять, какие преодолеваются барьеры и каким образом. Ну, и одной из задач, конечно, является улучшение всех параметров.

– В результате практические медики получат новый инструмент для борьбы с раком?

– Нам бы очень этого хотелось, но нет ничего более сложного, чем планировать научный процесс. По многим причинам. Никто не застрахован от неожиданных результатов. Хорошо, что РНФ дает возможность корректировать план исследований по результатам каждого этапа.

– Итак, лекарственный препарат состоит из действующего вещества и вспомогательного – оболочка капсулы, таблетки. Это и есть «транспорт», который вы изучаете и создаете, учитывая клинические рекомендации вашего промышленного партнера, такого крупного игрока на отечественном фармакологическом рынке, как ГК «ХимРар». Значит ли это, что изучение различных препаратов, влияющих на опухоль, также входит в задачи проекта?

– Формально лекарствами мы не занимаемся. Можем лишь создать прототипы новых лекарственных препаратов. В предстоящих экспериментах, естественно, будем использовать золотой стандарт, то есть нечто хорошо исследованное, применение чего приводит к всегда ожидаемому, известному результату. Есть также некоторые соображения, связанные с использованием результатов в интересах индустриального партнера. Я работаю с компанией не первый год. С некоторыми сотрудниками когда-то учился в аспирантуре. Знаю, что реализуемый ныне проект компания считает перспективным и готова в случае успеха продвигать результаты в клиническую практику.

22 сентября, 2021
Метод российских учёных повысит качество изделий для летательных аппаратов
Сейчас в авиакосмической отрасли применяются угле-металлические композиты, однако химические реакц...
22 сентября, 2021
В СПбГУ систематизировали все случаи удаления генетического материала в клетках живых организмов
Биологи Санкт-Петербургского государственного университета впервые систематизировали все известные с...