Группа ученых, представляющих несколько ведущих научных центров США – Медицинский центр Колумбийского университета (Columbia University Medical Center, CUMC), Женскую больницу Бригема (Brigham and Women's Hospital, BWH), Школу медицины Маунт-Синай (Mount Sinai School of Medicine) и Массачусетский технологический институт (Massachusetts Institute of Technology) – разработала биоразлагаемые наночастицы, способные доставлять в пораженные ткани противовоспалительные вещества. Успешно испытанные на мышах, эти наночастицы открывают широкие перспективы в лечении целого ряда заболеваний, характерной особенностью которых является чрезмерно выраженная воспалительная реакция, таких как атеросклероз.

Организм защищает себя от инфекций и травм острой воспалительной реакцией. В идеале эта реакция сначала способствует удалению из организма патогенов и поврежденной ткани, а затем, на стадии так называемого разрешения воспалительного процесса, очищает ткань от продуктов распада клеток и медиаторов воспаления и возвращает ее в нормальное состояние. Однако при многих заболеваниях, включая болезни сердца, артриты и нейродегенеративные заболевания, воспалительный процесс никогда не разрешается, результатом чего является хроническое повреждение тканей.

«Для контроля над воспалением используется целый ряд лекарственных препаратов. Однако все они обладают выраженными побочными эффектами, нивелирующими позитивные аспекты воспалительной реакции», – говорит старший соавтор исследования Ира Табас (Ira Tabas), MD, PhD, профессор CUMC.

Исследователи использовали 24-аминокислотный пептид Aс2–26 – производное естественного белка аннексина A1 (annexin A1), являющегося медиатором стадии разрешения воспалительного процесса. Но вместо того чтобы вводить травмированным мышам «голый» пептид, они упаковали его в наночастицы, разработанные группой Омида Фарохзада (Omid Farokhzad), MD, из Женской больницы Бригема, способные доставлять лекарство в воспаленную ткань. Такую способность наночастицы приобрели благодаря добавлению к ним двух компонентов, один из которых делает их невидимыми для белых клеток крови и печени, а второй придает им свойство связываться с коллагеном-IV – присутствующим в зоне воспаления белком.

Диаметр наночастиц составляет менее 100 нанометров, или 1/100000 диаметра человеческого волоса.

Наночастицы были испытаны на мышах с перитонитом (воспалением брюшины – тонкой оболочки, выстилающей внутреннюю поверхность брюшной полости) и с ишемически-реперфузионным повреждением задних конечностей (повреждением тканей, возникающем при восстановлении кровоснабжения после периода ишемии). У мышей с перитонитом внутривенное введение Ac2–26-содержащих наночастиц значительно более эффективно ограничивало рекрутинг нейтрофилов (одного из типов воспалительных белых клеток крови), а также ускоряло разрешение воспалительного процесса, чем внутривенное введение не защищенного наночастицами пептида Ac2–26. У мышей с реперфузионным повреждением наночастицы уменьшали повреждение тканей в сравнении с каждым из двух типов контрольных наночастиц – содержащих пептид, в котором 24 аминокислоты были «перемешаны», чтобы сделать его биологически неактивным, и Aс2–26-наночастицами без таргетинг-компонента, делающего их мишенью белок коллаген-IV.

«Эти адресные полимерные наночастицы способны в очень малых дозах остановить инфильтрацию нейтрофилами – самым распространенным видом лейкоцитов – больных или травмированных тканей», – говорит соведущий автор Назила Камали (Nazila Kamaly), PhD, постдокторант BWH. «Их действие подавляет секрецию нейтрофилами сигнальных молекул, способных привести к постоянному состоянию гипервоспаления и дальнейшим осложнениям болезни».

После введения в кровь адресные полимерные наночастицы (показаны розовым), мишенью которых является коллаген-IV,
концентрируются в зоне воспаления. (Фото: Farokhzad Lab)

Красота этого подхода заключается в том, что, в отличие от многих других противовоспалительных подходов, в нем для предотвращения развития воспалительных повреждений используется принцип самой природы, который не подавляет защитные силы организма и способствует восстановлению тканей, комментирует разработку доктор Табас.

Несмотря на то, что наночастицы распространяются по всему организму и, следовательно, попадают во все ткани, они имеют тенденцию концентрироваться в зонах воспаления. Теоретически, это должно позволить врачам использовать меньшие, чем обычно, дозы препаратов и снизить нежелательные побочные эффекты.

В настоящее время ученые работают над наночастицами для лечения атеросклероза: предварительные эксперименты показывают, что они способны к таргетингу атеросклеротических бляшек.

Уже подана заявку на патент на адресные полимерные разрешающие воспаление наночастицы для лечения целого ряда хронических воспалительных заболеваний, включая атеросклероз, аутоиммунные заболевания, сахарный диабет 2 типа и болезнь Альцгеймера.

Статья о новых наночастицах Development and in vivo efficacy of targeted polymeric inflammation-resolving nanoparticles опубликована в он-лайн издании журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.