Российские ученые научились доставлять лекарства в очаг болезни
Сегодня некоторые ученые сравнивают доставку лекарства в цель с последним феноменальным достижением в космосе: после десятилетнего блуждания по просторам Солнечной системы аппарат "Розетта" добрался до маленькой кометы, на которую высадился зонд. Нет ли здесь большой натяжки?
Александр Кабанов: Думаю, что нет. Более того, считаю, то, что мы сейчас делаем, даже сложнее, чем покорение космического пространства. Хотя бы потому, что это - макромир, а мы работаем с нанообъектами, с огромным количеством разнообразных и неизвестных механизмов, действующих в нашем организме. Плотность связей между ними в миллиарды раз выше, чем в космосе. Мы в принципе не можем решать проблему по частям, выделив, какую-то четкую инженерную задачу. Приходится погружаться в очень сложный взаимосвязанный живой океан.
Многие лаборатории мира уже десяток лет пытаются создать "золотую пулю", но пока о прорыве не слышно. Что же мешает этой пуле попасть в цель?
Александр Кабанов: Вначале два слова о том, как мы сегодня лечим человека. Что такое прием лекарства? Говоря образно, чтобы убить одного врага в большом городе, мы посылаем в него миллион спецагентов. У них нет никакого адреса, поэтому они заходят в каждый дом, в каждую комнату, пока не найдут того, кто им нужен. Это очень неэффективно. Ведь приходится вводить в организм большие дозы, чтобы хотя бы часть достигла цели. А раз препарат гуляет по всему организму, то вызывает множество побочных эффектов, вредит здоровым органам.
Отсюда и родилась идея "золотой пули". Взять разные лечебные молекулы, упаковать в специальные контейнеры и направить в мишень - очаг болезни. Важно, чтобы по пути капсулы не изменили маршрут, не промахнулись, а, достигнув цели, раскрылись и отдали ей максимум лечебных молекул. И вся эта "охота" ведется пулями размером в десятки - сотни нанометров, как, впрочем, и сами цели. Но это идеальная схема, на каждом этапе есть свои проблемы. А пока лучше всего ученые научились брать лекарства в нанодозах и упаковывать их в нанокапсулы.
То есть пока успехи достигнуты на стадии до введения препарата в организм, говоря образно - до выстрела. Все самое интригующее начинается после.
Александр Кабанов: Совершенно верно. Как же попасть в мишень? Скажем, известно, что в опухоли высокое давление, поэтому лекарству трудно в нее проникнуть. Но в ней есть дырявые сосуды. И вот на этом мы можем играть. Помещаем лекарство в наноупаковку размером 80 нанометров и запускаем в организм. Оказывается, что объекты больше, чем 10 нанометров, не проникают через стенки здоровых сосудов и не выводятся через почки. То есть наши капсулы начинают долго крутиться в организме. Единственное место, куда они могут пройти, это те самые дырявые стенки сосудов раковых клеток. В конце концов они там собираются и приступают к лечению.
Но вначале надо открыть упаковку, освободить лекарство из капсулы?
Александр Кабанов: Сегодня капсула в опухоли медленно растворяется. Это не эффективно по многим причинам. Иное дело, нажал "кнопку", и лекарство освободилось. Сегодня такой подход пытаются реализовать в ведущих лабораториях мира. Пробуют самые разные варианты, чтобы вскрыть капсулу, к примеру, определенные химические сигналы, световое излучение. Но каждый из них имеет свои минусы. На мой взгляд, более перспективным является электромагнитное поле.
Мы к капсуле с лекарством присоединяем маленькие магнитики. Затем эту конструкцию с помощью магнитного поля ведем к больному месту, и там магнитное поле раскупоривает упаковку. Как? Это оказалось очень сложной задачей, которую нам помог решить физик из Тамбова - профессор Юрий Головин. Он показал, что если магниты определенным образом присоединить к нашим капсулам, то при воздействии внешнего магнитного поля можно создать своего рода реле, которое на расстоянии можно переключать. То есть раскупоривать капсулу.
Но как узнать, что капсула достигла опухоли, что надо давать команду на раскупорку?
Александр Кабанов: В том и дело, что мы не просто пускаем кораблики в океан человека, а хотим в каждый момент времени знать, где они находятся. Следить за ними, как европейцы за полетом "Розетты" к комете. С капсулой нужна постоянная связь, и мы размещаем в наноконтейнеры молекулы - маячки, с которыми можем обмениваться информацией, сообщать о местоположении частиц в организме. Когда придет сообщение, что цель достигнута, что капсула уже около опухоли, дадим команду на раскупорку.
Звучит как фантастика...
Александр Кабанов: На самом деле это уже реальность. Я думаю, что уже при нашей жизни в медицинской практике будут нанолекарства, которые будут действовать таким образом. Но в доставке лекарств есть еще одно важнейшее направление - транспорт через барьеры. Это касается, в частности, лечения таких недугов головного мозга как опухоли, травмы, инсульты, болезни Паркинсона и Альцгеймера. Дело в том, что лекарство практически не может попасть в ту зону мозга, которую должно лечить. Причина в специфике мозга. У него есть так называемый гематоэнцефалический барьер, который отделяет головной мозг от крови. Клетки сосудов мозга "выплевывают" лекарства обратно в кровь. Около 20 лет назад мы с моим коллегой, ныне академиком РАН, Владимиром Павловичем Чехониным начали конструировать системы, чтобы обмануть эти системы защиты и проникнуть в мозг. Мы по-прежнему с ним сотрудничаем. Сегодня, например, речь идет об использовании одного из феноменов иммунной системы. Дело в том, что при воспалительных процессах в головном мозге непроницаемый для всех клеток барьер пропускает клетки иммунной системы. Вот такой феномен. И мы его использовали. Берем клетки иммунной системы, вводим в них наши капсулы с лекарством. И эти умные клетки, которые знают, что им надо двигаться туда, где есть воспаление, отвозят нашу конструкцию в место заболевания. Так природное явление сработало, помогло нам доставить лекарство точно в цель.
Это пример того, как биологические природные процессы можно эксплуатировать, чтобы они поставляли в очаг болезни то, что нам нужно. Например, на модели болезни Паркинсона мы показали, что можем снимать воспаление и предотвращать нейродегенерацию.
