Теперь исследователи из Массачусетского технологического института и больницы Бригама и женщин (BWH) разработали новый тип наночастиц, которые можно доставлять перорально и абсорбировать через пищеварительный тракт, что позволяет пациентам просто принимать таблетки вместо инъекций.
В статье, появившейся в ноябре. 27 онлайн-издания Science Translational Medicine, исследователи использовали частицы, чтобы продемонстрировать пероральную доставку инсулина мышам, но они говорят, что частицы могут использоваться для переноса любого вида лекарств, которые могут быть инкапсулированы в наночастицы.
Новые наночастицы покрыты антителами, которые действуют как ключ к разблокировке рецепторов, обнаруженных на поверхности клеток, выстилающих кишечник, позволяя наночастицам прорваться через стенки кишечника и попасть в кровоток.
Этот тип доставки лекарств может быть особенно полезен при разработке новых методов лечения таких состояний, как высокий уровень холестерина или артрит.
По словам исследователей, пациенты с этими заболеваниями с гораздо большей вероятностью будут регулярно принимать таблетки, чем часто посещать кабинет врача для инъекций наночастиц.
«Если бы вы были пациентом и у вас был выбор, не было бы никаких вопросов: пациенты всегда предпочли бы лекарства, которые они могли бы принимать перорально», — говорит Роберт Лангер, Дэвид Х. Профессор Института Коха в Массачусетском технологическом институте, член Института интегративных исследований рака Массачусетского технологического института и автор статьи по научной трансляционной медицине.
Ведущие авторы статьи — бывший аспирант Массачусетского технологического института Эрик Приджен и бывший постдок BWH Фрэнк Алексис, а старший автор — Омид Фарохзад, директор лаборатории наномедицины и биоматериалов в BWH. Другие авторы — Тимоти Куо, гастроэнтеролог BWH; Этгар Леви-Ниссенбаум, бывший постдок BWH; Рохит Карник, доцент кафедры машиностроения Массачусетского технологического института; и Ричард Блумберг, содиректор Института биомедицинских исследований BWH.
Больше никаких инъекций
Несколько типов наночастиц, несущих химиотерапевтические препараты или короткие интерферирующие РНК, которые могут отключать отдельные гены, сейчас проходят клинические испытания для лечения рака и других заболеваний. Эти частицы используют тот факт, что опухоли и другие больные ткани окружены протекающими кровеносными сосудами. После того, как частицы внутривенно вводятся пациенту, они просачиваются через эти протекающие сосуды и высвобождают свою полезную нагрузку в месте опухоли.
Чтобы наночастицы принимались перорально, они должны пройти через слизистую оболочку кишечника, состоящую из слоя эпителиальных клеток, которые соединяются вместе, образуя непроницаемые барьеры, называемые плотными соединениями.
«Ключевая проблема заключается в том, как заставить наночастицу пройти через этот клеточный барьер. Когда клетки хотят сформировать барьер, они создают эти прикрепления от клетки к камере, аналогично кирпичной стене, где кирпичи являются клетками, а раствор — приставками, и ничто не может проникнуть через эту стену », — говорит Фарохзад.
Ранее исследователи пытались пробить эту стену, временно нарушив плотные соединения, пропуская лекарства.
Однако этот подход может иметь нежелательные побочные эффекты, потому что, когда барьеры разрушены, вредные бактерии также могут проникнуть через него.
Чтобы создать наночастицы, которые могут выборочно преодолевать барьер, исследователи воспользовались предыдущей работой, которая показала, как младенцы поглощают антитела из материнского молока, повышая их собственную иммунную защиту. Эти антитела захватывают рецептор клеточной поверхности, называемый FcRN, предоставляя им доступ через клетки слизистой оболочки кишечника в соседние кровеносные сосуды.
Исследователи покрыли свои наночастицы белками Fc — частью антитела, которая связывается с рецептором FcRN, который также обнаружен во взрослых клетках кишечника. Наночастицы, сделанные из биосовместимого полимера, называемого PLA-PEG, могут нести в своей сердцевине большое количество лекарств, таких как инсулин.
После того, как частицы попадают в организм, белки Fc захватывают FcRN в слизистой оболочке кишечника и проникают внутрь, увлекая за собой всю наночастицу.
"Это иллюстрирует очень общую концепцию, в которой мы можем использовать эти рецепторы для передачи наночастиц, которые могут содержать практически все, что угодно. Любая молекула, которая с трудом преодолевает барьер, может быть загружена в наночастицу и перемещена через нее », — говорит Карник.
Открытие исследователями того, как частицы этого типа могут проникать в клетки, является ключевым шагом к достижению пероральной доставки наночастиц, говорит Эдит Матиовиц, профессор молекулярной фармакологии, физиологии и биотехнологии в Университете Брауна.
«Прежде чем мы поймем, как транспортируются эти частицы, мы не сможем разработать какую-либо систему доставки», — говорит Матиовиц, не входивший в исследовательскую группу.
Преодолевая барьеры
В этом исследовании исследователи продемонстрировали пероральную доставку инсулина мышам.
Наночастицы, покрытые Fc-белками, попадали в кровоток в 11 раз эффективнее, чем эквивалентные наночастицы без покрытия. Кроме того, количество доставленного инсулина было достаточно большим, чтобы снизить уровень сахара в крови мышей.
Теперь исследователи надеются применить те же принципы к разработке наночастиц, которые могут преодолевать другие барьеры, такие как гематоэнцефалический барьер, который предотвращает попадание многих лекарств в мозг.
«Если вы можете проникнуть через слизистую оболочку кишечника, возможно, в следующий раз вы сможете проникнуть через слизистую оболочку легких, возможно, через гематоэнцефалический барьер, может быть, через плацентарный барьер», — говорит Фарохзад.
Они также работают над оптимизацией высвобождения лекарства из наночастиц в рамках подготовки к дальнейшим испытаниям на животных с использованием инсулина или других препаратов.
