Наноразмерные носители лекарств — будущее для пациентов с легочным заболеванием

Металлические наномолекулы, способные доставлять лекарства точно к месту назначения, могут однажды помочь в лечении пациентов с фатальным заболеванием легких.

Ученые из Имперского колледжа Лондона протестировали новый тип наночастиц — металлоорганические каркасы (MOF). Это крошечные металлические клетки размером менее 100 нанометров, которые можно заполнить молекулами лекарств. Исследователи полагают, что их можно использовать для лечения легочной артериальной гипертензии (PAH).

При PAH кровеносные сосуды легких сужаются и утолщаются, что повышает кровяное давление и заставляет правую часть сердца работать все интенсивнее, пока она в конечном итоге не откажет. Заболевание редкое, но разрушительное, оно может поражать людей всех возрастов. У пациентов на поздней стадии болезни практически нет вариантов лечения, кроме трансплантации, средняя выживаемость после постановки диагноза составляет около пяти лет.

Хотя лекарства от PAH не существует, существующие методы лечения направлены на расширение этих кровеносных сосудов. Однако эти препараты действуют на сосуды по всему телу, вызывая падение артериального давления и ряд побочных эффектов, что ограничивает допустимую дозировку.

В новом исследовании, опубликованном в Pulmonary Circulation, междисциплинарная группа описала первый шаг в разработке наночастиц для доставки лекарств непосредственно в легкие, показав, что базовые структуры не вредят клеткам.

Профессор Джейн Митчелл, руководившая исследованием, заявила: "Надеемся, что этот подход в конечном итоге позволит доставлять высокие концентрации уже существующих препаратов только к сосудам легких и снизить побочные эффекты. Для пациентов с PAH это может означать превращение фатального состояния в хроническое, поддающееся контролю".

Металлические клетки для доставки лекарств

Крошечные металлические структуры на основе железа были созданы в лаборатории. Их изготовили так, чтобы внутрь помещались существующие препараты для лечения PAH.

Эти структуры протестировали на клетках легких человека и клетках кровеносных сосудов, выращенных из стволовых клеток крови пациентов с PAH. Команда обнаружила, что структуры снижают воспаление и не токсичны для клеток.

Дальнейшие тесты показали, что MOF безопасны для крыс. У животных, которым вводили MOF в течение двух недель, наблюдалось мало побочных эффектов, кроме небольшого накопления железа в печени.

"Одно из самых больших ограничений в наномедицине — токсичность. Некоторые из лучших структур не проходят начальные стадии разработки, потому что убивают клетки. Мы создали эти прототипы MOF и показали, что они не токсичны для целого ряда клеток легких человека", — сказала профессор Митчелл.

MOF вызывают интерес в наномедицине как носители, способные удерживать лекарство и высвобождать его при определенных условиях, например, при изменении pH, температуры или при притягивании к целевой области магнитами извне.

Помимо нетоксичности, команда полагает, что MOF на основе железа могут иметь дополнительные терапевтические свойства. Были свидетельства противовоспалительного действия: MOF снижали уровень воспалительного маркера в кровеносных сосудах — эндотелина-1, который вызывает сужение артерий. Кроме того, железо является контрастным агентом, то есть будет видно на сканах легких, показывая, куда попал препарат.

MOF еще не тестировали на пациентах. Следующий шаг — загрузить крошечные металлические структуры лекарствами и определить лучший способ доставки их груза в легкие. Исследователи уверены, что в случае успеха подход может перейти к испытаниям на пациентах, а кандидат в препараты будет готов к тестированию в течение следующих пяти лет. MOF потенциально можно будет доставлять с помощью ингалятора в легкие или путем инъекции.

"В этом исследовании мы доказали принцип, что этот тип носителя потенциально можно загрузить лекарством и направить в легкие. Это фундаментальное исследование, и хотя именно этот MOF может и не стать препаратом для лечения PAH, наша работа открывает идею, что это заболевание следует рассматривать с повышенными исследовательскими усилиями в области целевой доставки лекарств", — пояснила профессор Митчелл.