Российские ученые создали самые миниатюрные капсулы для лекарств
Биологи и биофизики из России разработали миниатюрные наночастицы-капсулы, позволяющие доставлять лекарства и полезные вещества в любые клетки крови, и использовали их для создания лекарства от заражения крови, говорится в статье, опубликованной в журнале Cell Stress and Chaperones.
"Инкапсулированный белок обладает рядом преимуществ. Это и возможность адресной доставки биологически активных веществ, и пролонгированный выход из микрокапсул, а также защита белка от разрушения в процессе доставки к клеткам. В связи с этим, микрокапсулы, состоящие из биодеградируемых компонентов, имеют большие перспективы в использовании", - рассказывает Людмила Шабарчина из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН в Пущино, чьи слова приводит пресс-служба организации.
За последние десять лет российские ученые и их зарубежные коллеги создали несколько десятков видов полых наночастиц, которые не вызывают иммунной реакции и умеют проникать фактически во все клетки тела. Их биологи приспособили для доставки в клетки тех лекарств, которые или быстро распадаются при попадании в кровь или желудок, или же являются крайне токсичными. Все это позволяет или снизить дозы лекарств, или сделать их более удобными и безопасными для лечения тяжелых болезней, таких как рак.
Шабарчина и ее коллеги по ИТЭБ, а также ученые из Института молекулярной биологии РАН и Института молекулярной биологии РАН в Москве, добавили в число таких болезней и сепсис, заражение крови, научившись доставлять в иммунные клетки специальный белок, защищающий их от "перегрузки" токсинами и смерти.
Заражение крови, как объясняют ученые, возникает в результате того, что иммунные клетки массово гибнут от токсинов, содержащихся в оболочке микробов, проникших в кровоток. Попав в кровь и иммунные клетки, эти вещества вызывают воспалительную реакцию и насыщают ее химически агрессивными молекулами. В результате этого работа всей кровеносной и иммунной системы нарушается, и в некоторые органы кровь перестает поступать вообще. В примерно половине случаев человек не переживает подобных нарушений и гибнет.
Организм человека и других животных пытается защититься от подобного исхода, вырабатывая набор противовоспалительных белков, помогающих клеткам поддерживать свою жизнедеятельность в стрессовых условиях. Одной из главных молекул такого рода является белок Hsp70, защищающий другие белки от спутывания и повреждения при их сборке "белковыми фабриками" клетки.
Экспериментируя с этим белком, российские ученые обнаружили, что его добавление в организм мышей и других животных защищает их от развития сепсиса или отдаляет время его наступления. Это натолкнуло их на мысль, что синтетическую версию Hsp70 можно использовать в качестве лекарства от заражения крови.
Создать такое лекарство, как оказалось, было достаточно сложно, так как белок нужно доставить внутрь "правильных" клеток и избежать его разложения во время путешествия через организм. Для решения этой проблемы биофизики из ИТЭБ создали наночастицы из обычного мела и органических полимеров, которые постепенно растворяются при попадании в клетки под действием содержащихся в них ферментов.
Заполнив эти наночастицы раствором Hsp70, ученые проверили, что произойдет, если поместить их в культуры иммунных клеток, сражающихся с микробами. Как показали эти опыты, концентрация агрессивных молекул внутри этих клеток снизилась в два раза после поглощения ими наночастиц, что защитило их от массовой смерти и развития мощнейшей воспалительной реакции внутри пробирки, где они жили.
Как полагают ученые, аналогичные наночастицы можно использовать для доставки других белков и лекарств, разлагающихся внутри тела или нестабильных по своей природе. Кроме того, сами частицы с белком Hsp70 можно также использовать для борьбы с раком и болезнями мозга, при которых происходит массовая гибель клеток из-за нарушений в процессе сборки белков в них.
