Таблетки будущего: препараты, доставляемые наночастицами, можно будет принимать перорально

Лекарственные препараты, вводимые в организм с помощью наночастиц, оказываются эффективными в борьбе с различными заболеваниями, в том числе, раком. Однако недостаток такого терапевтического подхода заключается в том, что в настоящее время наночастицы вводятся в организм больного лишь внутривенно, что ограничивает возможности их применения в клинической практике.

Ученые из Массачусетского Технологического Института (Massachusetts Institute of Technology, MIT, США) и Женской Больницы Бригхэм (Brigham and Women's Hospital, BWH, США) разработали новый тип наночастиц, которые могут применяться в виде обычных таблеток, поскольку всасываются в желудочно-кишечном тракте человека. Результаты исследования были опубликованы в конце ноября в журнале Science Translational Medicine.

Ученые использовали наночастицы, чтобы продемонстрировать возможность пероральной доставки инсулина в организм мышей. По мнению исследователей, частицы также можно использовать в качестве носителя любых других лекарственных препаратов, которые можно поместить в капсулу из наночастиц. Новые наночастицы покрыты антителами, которые связываются с поверхностными рецепторами клеток, выстилающих кишечник. Благодаря этому наночастицы всасываются в кишечнике и проникают в системный кровоток.

Новый способ доставки лекарственных препаратов может быть особенно полезным при разработке новых методов лечения пациентов с повышенным холестерином и артритом. Ученые считают, что эти пациенты с большей степенью вероятности будут регулярно принимать таблетки, чем постоянно приходить в медицинские учреждения для того, чтобы сделать инъекции наночастиц.

По словам одного из авторов исследования, профессора Роберта Ланжера (Robert Langer) из Института Интегративных Онкологических Исследований Коха при MIT (MIT's Koch Institute for Integrative Cancer Research, США), если бы пациенты могли выбрать, в какой форме лекарство попадет в их организм, то они без сомнения выбрали бы таблетированные препараты.

В настоящий момент ученые проводят клинические испытания, направленные на оценку эффективности и безопасности применения у пациентов с онкологическими и другими заболеваниями нескольких типов наночастиц, несущих химиотерапевтические лекарственные препараты или малую интерферирующую РНК, способную «выключать» специфические гены. Эти наночастицы могут оказывать свое терапевтическое действие благодаря тому, что опухоли и другие патологические ткани окружены неплотно расположенными кровеносными сосудами. После того как пациенту внутривенно вводят наночастицы, они сначала просачиваются через неплотную сеть кровеносных сосудов, а затем высвобождают свое содержимое в опухолевой ткани.

Чтобы лекарственный препарат можно было принимать в таблетированном виде, необходимо, чтобы он проникал через выстилку кишечника, образованную эпителиальными клетками, которые соединены друг с другом посредством плотных контактов и формируют непроницаемый барьер.

По мнению ученых, главная сложность при разработке неинвазивного способа доставки наночастиц заключается в том, чтобы помочь наночастицам проникнуть через клеточный барьер кишечника. В предыдущих исследованиях ученые пытались транспортировать лекарственные препараты через этот барьер, временно нарушая работу плотных контактов. Однако этот подход вызвал нежелательные побочные эффекты, поскольку разрушение барьера приводило к тому, что в организм одновременно с лекарством могли проникнуть опасные бактерии.

Чтобы создать наночастицы, способные селективно проникать через барьер, ученые воспользовались результатами предыдущих исследований, в которых были выявлены механизмы, позволяющие новорожденным детям абсорбировать антитела, содержащиеся в материнском молоке и повышающие активность их иммунной системы. Эти антитела присоединяются к поверхностным клеточным рецепторам FcRN, которые помогают антителам «пройти» сквозь клетки, выстилающие кишечник, и проникнуть в кровеносные сосуды.

Ученые покрыли наночастицы белками Fc – одной из составных частей антитела, присоединяющегося к рецептору FcRN. Наночастицы, получаемые из биосовместимого полимера под названием PLA-PEG, могут переносить внутри себя большое количество лекарственного препарата, в частности, инсулина.

После того как человек проглатывает частицы, белки Fc присоединяются к рецептору FcRN на клетках, выстилающих кишечник, и проникают через барьер, перенося с собой наночастицу с препаратом.

В новом исследовании ученые продемонстрировали возможность пероральной доставки инсулина в организм мышей. Эффективность проникновения в системный кровоток наночастиц, покрытых белками Fc, была в 11 раз выше, чем аналогичных наночастиц, не покрытых белковой оболочкой. Более того, количество доставленного наночастицами инсулина было достаточным для того, чтобы снизить концентрацию сахара в крови лабораторных мышей.

Ученые надеются, что смогут применить аналогичные принципы при разработке наночастиц, способных пересекать и другие барьеры в организме человека, например, гематоэнцефалический барьер, препятствующий проникновению лекарственных препаратов в головной мозг, а также слизистую оболочку легких и гематоплацентарный барьер.

Исследователи также пытаются усовершенствовать высвобождение лекарственного препарата из наночастиц и готовятся к проведению экспериментов над животными.

Ученые продемонстрировали возможность пероральной доставки наночастиц с инсулином в организм мышей. (фото: Christine Daniloff)

По материалам Massachusetts Institute of Technology

Оригинальная статья:
E. M. Pridgen, F. Alexis, T. T. Kuo, E. Levy-Nissenbaum, R. Karnik, R. S. Blumberg, R. Langer, O. C. Farokhzad. Transepithelial Transport of Fc-Targeted Nanoparticles by the Neonatal Fc Receptor for Oral Delivery. Science Translational Medicine, 2013; 5 (213): 213ra167 DOI: 10.1126/scitranslmed.3007049