Наночастицы пробивают защиту сердца для лечения лекарственно-устойчивого туберкулёза

Учёные из Африки разработали наноразмерную систему доставки лекарств для лечения туберкулёзного перикардита — лекарственно-устойчивой и смертельной формы туберкулёза (ТБ). Система способна преодолеть защитную оболочку сердца (перикард), барьер, который стандартные антибиотики не могут преодолеть в терапевтических концентрациях.

Этот прорыв от Wits Advanced Drug Delivery Platform (WADDP) происходит в критический момент: по мере роста устойчивости инфекций к антибиотикам, проблема антимикробной резистентности (AMR) обостряется. Исследование опубликовано в журнале Molecules.

Стратегия WADDP — создание прецизионных наноразмерных систем доставки, которые позволяют существующим лекарствам достигать нужных тканей, дольше там оставаться, действовать эффективнее и избегать токсичности.

ТБ-перикардит имеет один из самых высоких показателей смертности среди всех форм ТБ, потому что антибиотики не могут достичь очага инфекции.

«Создав наносистему, которая пересекает перикард и доставляет бедаквилин [препарат первой линии для лечения лекарственно-устойчивого ТБ] прямо в инфицированные иммунные клетки, мы открываем путь для лечения состояния, которое долго считалось почти неизлечимым», — говорит профессор Яхья Чунара, директор WADDP.

Бедаквилин маслянистый, и его сложно доставить в защищённые участки, такие как сердце. Преодоление этой непроницаемой мембраны — значительный шаг вперёд. Это означает, что врачи смогут доставлять препарат прямо в перикардиальное пространство, достигая более высоких локальных концентраций, меньшего числа побочных эффектов и, потенциально, гораздо меньшего количества доз.

AMR ежегодно убивает больше людей, чем ВИЧ/СПИД и малярия вместе взятые. Почти 5 миллионов смертей в 2019 году были связаны с устойчивыми к лекарствам инфекциями. Моделирование Всемирного банка предполагает, что к 2050 году мир может столкнуться с ежегодными финансовыми потерями, эквивалентными повторению глобального финансового кризиса 2008 года, если не принять мер.

ТБ стал одним из главных факторов смертности, связанной с AMR. Традиционные подходы, полагающиеся только на новые антибиотики, не успевают за скоростью адаптации бактерий.

Целевая доставка лекарств позволяет продлить срок службы существующих препаратов, восстановить эффективность тех, чья действенность снизилась из-за резистентности, и достичь участков, недоступных для обычной терапии.

Вместо того чтобы полагаться на всё более сильные антибиотики (разработка которых занимает десятилетие и более), WADDP создала крошечную наночастицу размером 100–200 нм из двух природных полимеров: COS и маннана. COS помогает частице проскользнуть через плотные клеточные слои перикарда, а маннан направляет её прямо к макрофагам — иммунным клеткам, в которых прячутся и размножаются бактерии туберкулёза.

Внутри этой частицы бедаквилин безопасно упакован и медленно высвобождается после попадания в клетку, позволяя препарату действовать именно там, где нужно, и гораздо дольше.

В лабораторных исследованиях на перикарде свиньи и человека наночастица работала одинаково на разных типах тканей.

«Это важный признак того, что технология может быть перенесена в реальную клиническую практику. Частицы стабильно перемещали бедаквилин через мембрану, не повреждая и не ослабляя ткань», — говорит Чунара.

Этот прорыв в лечении сердечного ТБ — часть более масштабной волны наномедицины для лечения ТБ, исходящей от WADDP. Команда также разрабатывает наночастицы из полидофамина (PDA). Эти новые носители предназначены для решения проблем, с которыми не справляются обычные противотуберкулёзные препараты. Одна из таких проблем — доставка лекарства в твёрдые рубцовые структуры, известные как гранулёмы, где прячутся бактерии ТБ.

Эти частицы также могут одновременно нести несколько типов полезной нагрузки, включая контрастные агенты и молекулы, усиливающие иммунитет. Это означает, что в будущем они могут помочь врачам как видеть, так и лечить ТБ более точно, одновременно снижая токсичность и улучшая приверженность пациентов лечению.

«Если бедаквилин можно будет доставлять внутриперикардиально в виде пролонгированных, редких доз, это может стать моделью для лечения других труднодоступных инфекций — от лимфатического ТБ до поражения центральной нервной системы», — говорит Чунара.

Глобальная значимость работы WADDP заключается в её фокусе на заболеваниях и анатомических проблемах, которые непропорционально сильно затрагивают страны с низким и средним уровнем дохода. Например, ТБ-перикардит имеет высокую распространённость в Южной Африке из-за ко-инфекции ВИЧ и поздней диагностики. Обычные схемы лечения терпят неудачу не из-за недостаточной силы препаратов, а из-за их неспособности достичь соответствующих тканей в терапевтических концентрациях. Локализованные, контролируемые системы доставки лекарств напрямую решают эту проблему.