Наномедицина для ингаляционного лечения туберкулёза

Новая технология доставки лекарств на основе наночастиц может перехитрить туберкулёз (ТБ) — одно из древнейших заболеваний человечества.

На платформе Wits Advanced Drug Delivery Platform (WADDP) исследовательница Линдокуле Нгема разрабатывает ингаляционную наносистему для доставки противотуберкулёзных препаратов прямо в лёгкие — туда, где скрывается и размножается бактерия Mycobacterium tuberculosis.

Наноноситель (миниатюрный «контейнер» для лекарства) способен нести все четыре стандартных противотуберкулёзных препарата в одной формуле и высвобождать их точно в месте инфекции. Система спроектирована так, чтобы обходить печень и кровоток, снижать потерю препарата и повышать его локальную концентрацию в лёгких.

«ТБ коварен, — говорит Нгема. — Он прячется в лёгочных полостях, куда пероральные препараты не могут попасть. Наша система создана, чтобы быть умнее и направляться именно туда, где это необходимо».

Древний враг с современными последствиями

Mycobacterium tuberculosis существует около 9000 лет. Несмотря на прогресс, она остаётся одной из главных причин смертности в мире, вызывая около 10 млн новых случаев заражения и 1,8 млн смертей ежегодно. Только в ЮАР в 2023 году от ТБ умерло более 56 000 человек.

Палочка Коха (медленно растущая бактерия палочковидной формы) распространяется воздушно-капельным путём. Хотя большинство южноафриканцев получают вакцину БЦЖ в младенчестве, её защита ослабевает к подростковому возрасту.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ТБ наносит «катастрофический» ущерб домохозяйствам. Её стратегия «Ликвидировать ТБ» ставит цели к 2030 году: на 80% меньше новых случаев и на 90% меньше смертей. Для их достижения нужны новые подходы и технологии.

«Если мы хотим покончить с ТБ, мы должны устранить ограничения универсальной доставки лекарств, — говорит профессор Яхья Чунара, директор WADDP. — Прецизионная наномедицина позволяет лечить умнее, быстрее и эффективнее».

Преодоление защиты туберкулёза

Стандартное лечение ТБ включает четыре ключевых препарата: рифампицин, изониазид, этамбутол и пиразинамид. Их принимают в течение шести месяцев, что создаёт проблемы с приверженностью лечению. Побочные эффекты (тошнота, поражение печени, нейропатия) могут заставить пациентов прекратить приём. Это позволяет ТБ эволюционировать в мультирезистентную (МЛУ-ТБ) и широколекарственно-устойчивую (ШЛУ-ТБ) формы.

Команда WADDP полагает, что ингаляционная терапия может стать прорывом. Доставляя лекарство прямо в дыхательные пути (от носа и бронхов до альвеол), лечение концентрирует препарат там, где он нужнее всего.

«Мы надеемся, что это может сократить время лечения, улучшить приверженность и помочь ограничить рост лекарственной устойчивости», — объясняет Нгема.

Как устроена наносистема

Это биосовместимый носитель, созданный на молекулярном уровне для инкапсуляции четырёх противотуберкулёзных препаратов. Он нетоксичен, и организм не распознаёт его как чужеродный или опасный. После ингаляции наночастицы проникают глубоко в лёгкие и постепенно высвобождают лекарство в очаге инфекции.

Ключевая особенность — отслеживаемость. В сотрудничестве с Институтом ядерной медицины (NuMeRI) для отслеживания движения наночастиц по лёгким в реальном времени будет использоваться ядерная визуализация. Эти исследования подтвердят, достигает ли препарат «скрытых» очагов ТБ, которые пропускает обычная терапия.

«Прелесть наноразмерной науки в том, что можно создать систему, реагирующую на внутреннюю среду организма. Мы можем контролировать, где и когда высвобождаются препараты», — говорит Нгема.

Проект был разработан в WADDP под руководством Чунары. Нгема провела три месяца в лаборатории профессора Твана Леммерса в Институте экспериментальной молекулярной визуализации (ExMI) Университетской клиники RWTH Ахен в Германии, оптимизируя профили высвобождения лекарств.

«Мы хотели объединить четыре основных противотуберкулёзных препарата в одной ингаляционной дозе, сократив время лечения и упростив терапию для пациентов, — говорит Нгема. — Наши ранние результаты показывают, что это возможно. Теперь мы работаем над переводом технологии в реальную практику».

Для Нгемы это исследование имеет личный характер. «ТБ слишком долго забирал слишком много жизней. Если мы сможем сделать лечение проще, быстрее и умнее, то мы не просто улучшим результаты, но и вернём надежду».

ТБ остаётся болезнью неравенства, процветающей в условиях бедности и ослабленных систем здравоохранения. В условиях нехватки ресурсов длительные пероральные схемы лечения сложно соблюдать. Каждый пропущенный приём рискует создать устойчивые штаммы и усугубить эпидемию.

Подобные инновации предлагают способ изменить баланс: меньше нагрузки на пациентов, больше точности в лечении и выше шансы на искоренение болезни.