Наночастицы для доставки лекарств: новый подход к заживлению сухожилий
Использование наночастиц для точной доставки препаратов к хирургически восстановленному сухожилию — перспективный новый подход, который уменьшил образование рубцовой ткани и улучшил механическую функцию. Успех исследователей в точечной доставке терапии на клеточном уровне оказался высокоэффективным методом, который может быть использован для лечения других травм. Исследование опубликовано в Science Advances.
Травмы сухожилий, требующие около 300 000 операций в год, часто приводят к потере трудоспособности и стойкому нарушению функции. Обычно такие травмы лечат хирургическим сшиванием, но оптимальному заживлению мешает склонность сухожилия к образованию рубцовой ткани, ограничивающей движение.
Исследователи из Университета Рочестера и Университета Орегона объединили экспертизу в биологии клеток сухожилий и системах доставки лекарств, чтобы найти лучший способ доставки терапии, уменьшающей рубцевание.
«Существует очень мало эффективных лекарственных режимов, помогающих процессу заживления сухожилий, несмотря на большое количество этих травм и часто плохие результаты», — говорит Алайна Лойзелл, доктор философии.
Системная доставка препаратов (перорально или инъекционно) плохо достигает цели: менее 1% лекарства может попасть в заживающее сухожилие. Локальное введение также имеет недостатки, включая потенциальное повреждение ткани и плохой контроль концентрации.
«Мы хотим перейти от использования только швов к включению терапевтических средств», — говорит Эммануэла Аджеи-Сова, аспирант по биомедицинской инженерии.
Молекулярная «карта» заживления указывает путь
«Фундаментальные клеточные и молекулярные механизмы, управляющие рубцовым заживлением сухожилий, только начинают четко определяться», — отмечает Лойзелл.
Предыдущая работа с пространственным транскриптомным профилированием создала молекулярную карту заживления. Анализ выявил высокий уровень экспрессии гена Acp5 в месте травмы. Этот ген производит белок TRAP (тартрат-резистентная кислая фосфатаза), известный своим участием в восстановлении костей.
Высокая активность TRAP в заживающем сухожилии позволила использовать пептид, связывающийся с TRAP, для доставки лекарства точно к месту травмы. Лаборатория Бенуа ранее применяла TRAP-связывающие пептидные наночастицы (TBP-NP) для целевой доставки в кость, но теперь открылось новое направление для сухожилий.
Перед началом терапии команда определила оптимальное окно лечения на модели мыши с полным пересечением и хирургическим восстановлением сухожилия-сгибателя.
«Определение оптимального терапевтического окна критически важно... Оно также позволяет смягчить нежелательные побочные эффекты, сопровождающие высокие или многократные дозы», — пояснила Даниэль Бенуа, доктор философии.
Терапия и результаты
В качестве терапевтического агента выбрали Никлозамид, который ингибирует белок S100a4. Ранее лаборатория Лойзелл установила, что этот белок способствует рубцеванию, и его генетическое нокдауна улучшало заживление у мышей.
При системной доставке Никлозамид лишь незначительно снижал количество S100a4 и не влиял на заживление. Однако доставка той же дозы с помощью системы TBP-NP привела к значительному подавлению уровня мРНК и белка S100a4 в заживающем сухожилии.
Этот целевой метод доставки существенно улучшил процесс заживления:
- Улучшилось восстановление функционального диапазона движений.
- Повысилась механическая целостность заживающего сухожилия как на коротких, так и на длительных сроках.
- Эти устойчивые эффекты были достигнуты после однократного применения.
«Прелесть этой системы в том, что ее можно загружать разными видами лекарств для воздействия на различные молекулярные процессы», — говорит Аджеи-Сова.
Исследователи продолжат работу, чтобы определить, насколько широко систему можно применять при других травмах сухожилий, заболеваниях и повреждениях тканей, ведущих к рубцеванию.