Воспаление является нормальным и часто полезным для организма ответом на травму или инфекцию. Отек, повышенная температура и даже боль – все это попытки организма защитить свои мягкие ткани, удалить нарушающие их целостность объекты, вещества или микроорганизмы и инициировать заживление. Однако постоянно текущее воспаление часто является индикатором более сложных заболеваний и само может привести к серьезным проблемам, в том числе ухудшению заживления, потере функции или даже гибели ткани.

Чтобы добраться до места назначения,
дисковидные микрочастицы используют моноциты.
(Фото: Peter Allen )

«К воспалению приводят многие заболевания», – говорит Самир Митраготри (Samir Mitragotri), профессор химической инженерии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (University of California – Santa Barbara, UCSB) и директор Центра биоинженерии (Center for Bioengineering).

Является ли воспаление побочным продуктом болезни или оно само является болезнью, в любом случае это общий показатель проблем с этой системой.

«Если бы мы могли таргетировать этот общий знаменатель, будь причиной воспаления рак или артрит, мы могли бы доставить туда лекарственное средство», – продолжает Митраготри, специализирующийся на адресной доставке лекарств.

Используя естественно протекающие в организме процессы, исследователи из UCSB и Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT) разработали метод таргетинга воспаленных тканей, создав платформу для лечения и воспаления, и его причины.

«Это клеточно-опосредованный подход к адресной доставке лекарств», – поясняет аспирант UCSB Аарон Ансельмо (Aaron Anselmo), ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Journal of Controlled Release.

Ключом к новой технологии является использование моноцитов, типа белых кровяных клеток, известных своей способностью проникать в глубокие слои ткани. В нормальных условиях функция моноцитов состоит в циркуляции в крови и реагировании на биохимические сигналы, указывающие на воспаление – знак травмы или инфекции. Оказываясь в зоне воспаления, моноциты дифференцируются в макрофаги, клетки, находящиеся в пораженных тканях и поглощающие и переваривающие инородный материал.

Работая в сотрудничестве со специалистами в области химической технологии и материаловедения из MIT, исследователи UCSB разработали подход, основанный на «клеточных рюкзачках» – плоских, дискообразных полимерных частицах, которые смогут, в ближайшем будущем, нести терапевтические агенты и высвобождать их в зоне воспаления. С одной стороны эти полимерные диски покрыты одним слоем антител, способных связываться с рецепторами на поверхности моноцитов.

Профессор Самир Митраготри (Samir Mitragotri)
(в центре) с сотрудниками своей лаборатории.
(Фото: Sonia Fernandez)

Чтобы предотвратить поглощение и разрушение клеточного рюкзачка самой транспортирующей его клеткой, исследователи выбрали гибкую частицу, не сферичную по форме, которая, по данным исследования, оказался более долговечной и устойчивой к фагоцитозу, чем жесткая сферическая частица. Форма и гибкость позволяют рюкзачку прочно связываться с клеткой, сопротивляясь фагоцитозу, путешествовать «автостопом» на моноцитах и достигать воспаленной ткани.

Проведенные in vitro и in vivo тесты доказали, что клеточные рюкзачки успешно прикрепляются к моноцитам и транспортируются ими к проблемным участкам, не нарушая естественных функций моноцитов. Дальнейшие исследования будут состоять в изучении того, насколько много лекарственного препарата можно загрузить в клеточные рюкзачки. В идеале загруженные лекарством рюкзачки будут вводиться в кровь, где они будут связываться с циркулирующими моноцитами и транспортироваться ими к зонам воспаления. Здесь они будут немедленно разрушаться и высвобождать свой полезный груз.

По мнению исследователей, эта система доставки обладает большим потенциалом.

«Главным преимуществом здесь является то, что мы можем доставлять препарат в более эффективной дозе», – комментирует разработку профессор Митраготри.

Возьмем, для примера, случай химиотерапии, которая часто имеет узкий терапевтический коридор: слишком мало – и лечение неэффективно, слишком много – и оно может привести к летальному исходу. Поскольку химиотерапевтические препараты распространяются через кровь и влияют на все ткани, с которыми вступают в контакт, их дозы ограничены, по меньшей мере, частично, вредным влиянием, оказываемым ими на другие неповрежденные органы и их функции. Таргетная терапия может не только обеспечить безопасность других систем организма, объясняет Митраготри, но и позволит использовать более высокие дозы препаратов, что сократит время лечения.

Оригинальная статья:

Monocyte-mediated delivery of polymeric backpacks to inflamed tissues: a generalized strategy to deliver drugs to treat inflammation