Группа ученых из Института бионики Висса (Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering) Гарвадского университета (Harvard University) и Бостонской детской больницы (Children's Hospital Boston) разработала «умные» наночастицы для инъекционного введения, которые можно запрограммировать на избирательную доставку лекарственных препаратов к клеткам поджелудочной железы. Хотя новый нанотехнологический метод пока не может применяться в клинических условиях, так как нуждается в доработке и тщательном тестировании, потенциально он способен усовершенствовать лечение диабета I типа за счет увеличения терапевтической эффективности лекарственных препаратов и снижения побочных эффектов.

Модифицированные уникальным пептидом полимерные
наноматериалы демонстрируют в 3 раза большую способность
связываться с эндотелиальными клетками островков
Лангерганса поджелудочной железы и в 200 раз более
выраженное противовоспалительное действие
доставляемого к ним препарата-иммуносупрессора.
Частицы образуются в процессе самосборки в водном
растворе. (Рис. pubs.acs.org)

Как показали in vitro эксперименты, этот подход увеличивает эффективность лекарственных препаратов в 200 раз, что объясняется способностью наноматериалов как защищать препарат от разрушения, так и концентрировать его на ключевых участках-мишенях, таких как области поджелудочной железы с инсулин-продуцирующими бета-клетками. Кроме того, резкое увеличение эффективности означает, что для лечения потребуется гораздо меньшее количество лекарств, что открывает возможность значительно снизить побочные эффекты, а также сократить затраты на лечение.

Диабет I типа, часто поражающий детей и людей молодого возраста, – изнурительное заболевание, при котором иммунная система организма постепенно разрушает бета-клетки поджелудочной железы. По данным Исследовательского фонда ювенильного диабета (Juvenile Diabetes Research Foundation), США, этим заболеванием страдают, по меньшей мере, 3 миллиона американцев, а количество ежегодно диагностируемых новых случаев достигает 30 тысяч. Риск развития сахарного диабета I типа, вызывающего серьезные осложнения, такие как почечная недостаточность и слепота, может быть предсказан с 90-процентной точностью. Но возможности терапевтического воздействия для людей с высокой степенью риска ограничены: многие препараты для системного лечения запрещены для клинического применения из-за тяжелых побочных эффектов, развивающихся при их использовании в высоких дозах, а именно такие дозы необходимы для достижения терапевтически значимого результата.

Использование наночастиц, которые можно запрограммировать на доставку лекарственных препаратов или стволовых клеток точно к очагу заболевания, – отличная альтернатива системному лечению, так как в этом случае терапевтический эффект может быть достигнут при использовании значительно более низкой терапевтической дозы и, следовательно, с меньшими побочными эффектами. На сегодняшний день такие нанотерапевтические средства разработаны в основном для лечения рака, так как их можно нацелить на опухоль, используя высокую проницаемость ее кровеносных сосудов. Задача, стоявшая перед учеными в этом исследовании, состояла в том, чтобы разработать способы доставки лекарств для лечения других заболеваний, при которых сделать мишенями для наночастиц представляющие интерес ткани гораздо сложнее. Они решили эту проблему, «оснастив» свои наночастицы «самонаводящимся устройством» – уникальной молекулой пептида. «Умные» наночастицы с таким лигандом могут находить и связываться с капиллярными кровеносными сосудами в островках Лангерганса поджелудочной железы, которые питают инсулин-продуцирующие бета-клетки, подвергающиеся наибольшему риску на начальной стадии заболевания.

«Последствия диабета I типа ощущаются как людьми, которые живут с этим заболеванием, так и экономикой, испытывающей колоссальную нагрузку из-за высокой стоимости лечения», – говорит директор-основатель Института Висса Дональд Ингбер (Donald Ingber) M.D, Ph.D., один из руководителей исследования. «Мы надеемся, что в будущем разработанная нами программируемая нанотерапия окажет значительное позитивное воздействие на жизнь людей».

Исследование опубликовано в журнале Nano Letters.

Аннотация к статье

Polymeric Nanomaterials for Islet Targeting and Immunotherapeutic Delivery