Наноразмерные
системы доставки лекарственных препаратов (5−250 nm) способны изменить
терапию различных заболеваний благодаря, в первую очередь, повышенной
способности преодолевать различные биологические барьеры, увеличению
времени полувыведения, и адресной доставки лекарственного средства.
В настоящее время известны 5 нанотехнологических платформ,
использующихся для адресной доставки лекарственных веществ,
различающиеся по физикохимической структуре [Alexis F., Pridgen E. et
al., 2008]: полимеросомы, нанооболочки, дендримеры, полимерные мицеллы
и конъюгаты полимер-лекарственное вещество. Основная цель создания
наномолекулярных лекарственных веществ:
- преодоление биологических барьеров, существующих в организме
(кишечник – кровеносное русло, кровеносное русло – ткань,
гематоэнцефалический барьер)
- уменьшение побочных эффектов (токсичность, аллергенность)
- увеличение времени жизни лекарственного препарата в организме.
Наиболее изученными к настоящему времени и безопасными
являются полимерные мицеллы и конъюгаты полимер-лекарственное вещество,
так как они не накапливаются в организме [Sapra P., Tyagi P., Allen Т.,
2005]. Доказано, что гидрофильные полимеры, такие как полиэтиленгликоль
(ПЭГ) могут быть коньюгированы ковалентно или адсорбированы на
поверхности наночастиц с целью формирования «короны», которая
обеспечивает пространственную стабилизацию и обеспечивает «невидимость»
для системы мононуклеарных фагоцитов и опсонизирующих белков
(иммуноглобулинов и факторов комплимента) [Otsuka, H.; Nagasaki, Y.;
Kataoka, K., 2003; Avgoustakis, K., 2004].
Благодаря уникальным размерам и модификации поверхности,
наночастицы идеально подходят для преодоления ряда физиологических
барьеров (кишечная стенка, гемато-энцефалический барьер, и др.). С
одной стороны, это увеличивает терапевтическую концентрацию в тканях
организма, с другой, позволяет преодолеть печеночный барьер.
Известно, что быстрый клиренс лекарственных препаратов
обеспечивается системой мононуклеарных фагоцитов печени и селезенки, и
ускоряется опсонизацией наночастиц факторами комплимента и
иммуноглобулинами.
Основной интерес на данный момент представляют конъюгаты
полимер-лекарственное вещество, полученные методом ковалентной
адсорбции биологических молекул на полиэтиленгликоле. Достоинством
таких препаратов являются значительно сниженная токсичность,
иммуногенность и аллергенность,
а также пролонгированный эффект.
Электронно-лучевая иммобилизация имеет неоспоримое
преимущество перед традиционной химической, многократно увеличивающая
эффективность синтеза нанокомплексов.
Основой технологии, используемой в производстве, являются
электоронные ускорители. Данные ускорители позволяют получать
направленный поток ускоренных электронов с энергией несколько МэВ,
осуществлять облучение в течение произвольно выбранного времени, точно
дозировать поглощенную объектом дозу облучения. К настоящему времени
найдены технологические решения, когда при совместном облучении
биологически-активных молекул и
водорастворимых инертных полимеров
(полиэтиленоксид, полиакриламид, декстраны) одномоментно достигается
ковалентная сшивка полимера и активного вещества без повреждения даже
нестойких молекул. Сшивка осуществляется путем активации
свободно-радикальных процессов, характеризуется формированием прочных
ковалентных связей. Таким образом, можно получать композитные вещества
с заданными свойствами (например, 2 многослойные полимеры).
Использование данной технологии позволяет создавать лекарственные
препараты с низкой токсичностью (отсутствие аллергических реакций),
высокой эффективностью (увеличение продолжительности действия за счет
иммобилизации на
полимере-носителе активных молекул, которые не
подвергаются деградации),
а также высокой биодоступности
(полимер-носитель позволяет активным веществам всасываться в кишечнике,
защищая от разрушения пищеварительными ферментами).
Существующие химические методы создания иммобилизованных на
полимерных носителях препаратов характеризуются многостадийностью,
использованием высоко-токсичных соединений, что требует многократной
очистки и инактивации промежуточных соединений на каждой стадии. Все
это делает процесс иммобилизации громоздким, технологически
перегруженным и малорентабельным. Существующие иммобилизованные
химическим путем коммерческие препараты существенно дороже своих не
иммобилизованных аналогов (например, филграстим и пегфилгарстим,
производство Хоффман-ля-Рош).
В настоящий момент, благодаря совместной деятельности СЦФБ и
НИИ фармакологии СО РАМН был разработан первый отечественный
тромболитик Тромбовазим, который является оригинальным препаратом с
уникальными свойствами. Препарат создан с использованием
электронно-лучевой технологии, по существу является первым энтеральным
тромболитиком с вазопротекторными свойствами. Препарат прошел
доклинические исследования в НИИ фармакологии СО РАМН, получена
Госрегистрация (Рег. № ЛСЗ-002244/07 от 17.08.2007). На данный препарат
получены патенты РФ и положительное решение о выдаче патента США.
Закончены доклинические испытания и начинаются клинические исследования
инъекционной формы Имоцепта - препарата для профилактики и лечения
осложнений сахарного диабета 1 типа. Имоцепт представляет собой
С-пептид человеческий рекомбинантный, иммобилизированный на ПЭГ 1500. В
результате проведенных в НИИ фармакологии СО РАМН доклинических
исследований была продемонстрирована высокая эффективность препарата и
отсутствие у него токсического действия при хроническом введении
лабораторным животным. Не было показано гибели животных и каких-либо
патологических изменений их общего состояния, динамики общей массы и
функциональной активности изученных внутренних органов и систем.
Имоцепт не обладает мутагенными
свойствами, т.к. не увеличивает
уровень цитогенетических нарушений в клетках костного мозга мышей и не
обладает генетической токсичностью.
Помимо этого, в институте фармакологии на разных стадиях
доклинического исследования находится целый ряд иммобилизированных
фармакологических веществ, предназначенных для лечения различных
заболеваний. Среди них – иммобилизированный гранулоцитарный
колониестимулирующий фактор (Г-КСФ). Иммобилизация Г-КСФ на ПЭГ-1500 –
позволяет использовать как препарат в энтеральной форме для терапии
сердечной недостаточности, цирроза печени, болезней системы крови.
Аналогов энтеральной форме не существует. Действие препарата
проявляется как при его внутрижелудочном, так и парентеральном введении
и сопоставимо с эффектами препарата Г-КСФ, производимого по
традиционной
технологии (Нейпоген, Hoffman-La Roche). При парентеральном введении
его эффект, в первую очередь, по длительности действия, превосходит
аналогичные свойства неконъюгированного Г-КСФ. Иммобилизированный Г-КСФ
способен вызывать выход прогениторных клеток различных классов в кровь
на фоне увеличения популяции грануломоноцитарных и стромальных
прекурсоров костного мозга. Препарат обладает противовоспалительным и
антисклеротическим действием в условиях развития экспериментального
гепатита.
Проводиться разработка средства для регенераторной медицины –
иммобилизированной гиалуронидазы. Это фермент, играющий ключевую роль в
метаболизме гиалуроновой кислоты. Гиалуроновая кислота представляет
собой один из основных гликозаминогликанов гемопоэтической ткани,
связывающих посредством специфических рецепторов различные
клетки-предшественники и во многом определяющих «клеточное поведение».
Препараты гиалуронидазы существенно повышают содержание как
мезенхимальных стволовых клеток, так 3 и коммитированных
клеток-предшественников гемопоэза. Иммобилизированная форма фермента не
уступает по стимулирующей активности нативному препарату.
Изучается
ряд препаратов для лечения сахарного диабета и его осложнений
(иммобилизированный проинсулин и др.). Исследование специфической
(гипогликемической) активности препаратов, созданных на основе инсулина
и его предшественников для перорального введения, показало, что
препараты при внутрижелудочном введении при моделировании аллоксанового
диабета у крыс проявляют выраженное гипогликемическое действие.
Изучение их специфической активности при различных способах введения
показало, что препараты при подкожном введении крысам проявляют
выраженное гипогликемическое действие, при внутрижелудочном –
умеренное, но более отсроченное действие.
В качестве
иммуномодуляторов исследуются иммобилизованная форма Интерферона -альфа
2 β (препарат для лечения и профилактики вирусных заболеваний) и
ДНК-содержащий иммуномодулятор на основе иммобилизированных
олигонуклеотидов. Аналогов энтеральной форме не существует.
В результате проведенных исследований установлено, что
курсовое применение иммобилизированного ИФН альфа 2 β стимулирует
фагоцитоз перитонеальных макрофагов и нейтрофилов, повышает гуморальный
иммунный ответ. Добавление препарата in vitro в различных концентрациях
в культуру мононуклеаров повышало выработку ИЛ-2 и ИФН-. При этом
исследуемый препарат снижал функциональную активность естественных
киллеров. На основании проведенного экспериментального изучения острой
токсичности иммобилизированного рекомбинантного интерферона- альфа 2β
можно считать его малоопасным препаратом, так как полученные ЛД50
препарата для крыс и мышей значительно превышают максимально
применяемые суточные дозы интерферона для человека.
Иммуностимулирующие свойства иммобилизированных
олигонуклеотидов проявляются в повышении фагоцитарной активности
нейтрофилов, причем это было подтверждено как в опытах in vivo, так и
in vitro. Введение иммобилизированных олигонуклеотидов не оказывало
существенного воздействия на гуморальный иммунный ответ, лишь
отмечалось повышение общего количества спленоцитов. Курсовое введение
иммобилизированных олигонуклетоидов в дозе 100 мг/кг (10ТД) усиливало
цитотоксическую активность естественных киллеров экспериментальных
животных. После курсового введения иммобилизированных олигонуклеотидов
индекс стимуляции В-лимфоцитов в обеих опытных группах с курсовым
введением иммобилизированных олигонуклеотидов в терапевтической дозе и в дозе, на порядок ее превышающую, возрастал.
Таким образом, на основании проведенных исследований и
полученных результатов можно считать перспективной разработку новых
лекарственных средств с использованием нанотехнологий методом
иммобилизации биомолекул на полиэтиленоксиде.
Дыгай А .М., Артамонов А .В. , Верещагин Е.И., Мадонов П.Г.
Источник: Материалы Второго Международного форума по нанотехнологиям
