Аналитика

Создание нового класса лекарственных препаратов на основе нанотехнологий

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
Архив материалов
2011 | 2010 | 2009 | 2008

Новые материалы

Разработка сайта - Astronim*
Разработка сайта
Astronim*