Сложную математическую модель для вычисления динамики наночастиц и вирусов в клетках впервые создали физики и математики Уральского федерального и Манчестерского университетов. Она позволит более точно рассчитать дозу препаратов для терапии и снизить побочные эффекты, делая лечение более действенным и безопасным.
- Если говорить упрощенно, то вирусы используют различные варианты для размножения. Некоторые доставляют генетический материал непосредственно в цитоплазму. Другие используют эндоцитозный путь: доставляют вирусный геном, высвобождаясь из эндосом (мембранных внутриклеточных органелл, которые отвечает за сортировку и транспорт белков и липидов - прим.ред.) Если вирусы задерживаются в эндосомах, то там повышается кислотность, и они гибнут, - рассказывает руководитель лаборатории многомасштабного математического моделирования УрФУ Дмитрий Александров.
Новая модель позволила выяснить, когда и какие вирусы "сбегают" из эндосом, чтобы выжить. Также ученые выяснили, что вирусы легче выживают в эндосомах в процессе кластеризации (когда две частицы сливаются и стремятся образовать единую).
Математическая модель будет полезна при таргетной терапии опухолей (при ней блокирует рост раковых клеток с помощью вмешательства в механизм действия конкретных целевых молекул - прим.ред.). Метод поможет рассчитать, когда и как наночастицы препарата насыщают раковые клетки, а от этого зависят многие методы его лечения. Также понимание поведения вирусов поможет в разработке вакцин и лекарств, и в генной инженерии, работающей с болезнями, в которых неэффективна традиционная медицина.
- Частицы размером менее 100 нанометров становятся все более важными инструментами в современной медицине. Их применение варьируется от диагностики до лучевой терапии. Так, для адресной доставки противоопухолевых препаратов используют имитирующие вирусы pH-чувствительные наночастицы. Таким образом доставляют лекарства от целых органов до отдельных клеток, - отмечает профессор прикладной математики Манчестерского университета Сергей Федотов.