Проект «Исследование и моделирование метаболических и гомеостатических переменных при онкотранспорте наночастиц и доставке лекарственных средств», поддержанный грантом Российского научного фонда, реализуется под руководством доктора биологических наук Андрея Замятнина и уже имеет первые научные результаты. Индустриальным партнером проекта выступает фармацевтическая компания «ХимРар».
Для решения стоящих в этой области задач необходимы специалисты из разных направлений: физики, химии, биологии, медицине и даже математики. Коллектив ученых сегодня насчитывает более 30 человек. Помимо россиян в проекте участвуют ученые из Великобритании, Италии и Польши.
При лечении любых заболеваний лекарства для нашего организма – это чужеродная субстанция, которая зачастую несет в себе не только решение проблемы, но негативные последствия. При введении лекарства любым из способов (внутривенно, внутримышечно, перорально и др.) действующее вещество распространяется по всему организму, воздействуя не только на пораженные ткани, но и на здоровые. Даже самые современные противоопухолевые препараты, как правило, небезопасны для здоровых клеток, поэтому и вызывают осложнения в процессе терапии.
Перед специалистами Университета «Сириус» стоит непростая задача — разработать наиболее эффективные материалы для адресной доставки лекарства непосредственно к пораженным участкам, минуя при этом здоровые ткани.
«Эффективность доставки существующими транспортными системами пока оставляет желать лучшего, – поясняет Андрей Замятнин. – Предлагаемые учеными методы живут и работают лишь в теории, и пока еще далеки от реальности».
По мнению ученых, материалы, из которых состоят системы доставки должны быть максимально приближены к веществам самого организма, чтобы он их легче «воспринимал». В качестве материала могут быть использованы различные типы биологических наночастиц (экзосомы, эктосомы), другие внеклеточные везикулы (органеллы, мембранно-защищенные сумки), продуцируемые трансформированными и нетрансформированными клеточными линиями. Только в этом случае они смогут без задержек и повреждений добраться до места назначения, «выгрузить» препарат, а затем разложиться на безопасные компоненты и покинуть организм без негативных последствий.
Перспективным кандидатом для создания из него наноконтейнеров-доставщиков был признан самый обычный белок из плазмы крови - альбумин. Также ведутся работы по созданию самособирающихся контейнеров из молекул ДНК. Такой подход стал называться ДНК-оригами в честь японской традиции складывания фигурок, в том числе всем известного журавля, из бумаги. Данные подходы также подразумевают использовать для создания средств доставки свой для организма “строительный материал”.
За первый год исследований научная группа создала несколько систем доставки (наночастицы), используя разные материалы и, соответственно, обладающие разными регулируемыми свойствами поверхности. Теперь ученые исследуют потенциальные материалы с точки зрения их полезности для заданной доставки лекарственных препаратов.
«В рамках этой работы мы хотим рассмотреть весь комплекс вопросов во взаимосвязи: выбрать материалы, максимально приближенные к организму, отследить их судьбу в нем от введения до выведения. Изучить процесс движения, понять, какие преодолеваются барьеры и каким образом», – объясняет Андрей Замятнин.
Также специалисты уже разработали математическую модель, которая имеет фундаментальное значение для прогнозирования накопления опухолей наночастиц. Следующий шаг – сгенерировать значительную часть данных о биораспределении, чтобы начать оценку вычислительной мощности математической модели. В конечном итоге, созданные физиологически обоснованные фармакокинетические вычислительные модели обеспечат беспрецедентные инструменты прогнозирования в области медицины для рационального дизайна лекарств и их направленной доставки.
В реализации проекта безусловно заинтересовано научное сообщество, которое впервые получит новые способы организации схем лечения рака и оптимизации использования наномедицины. Не меньше в его успехе заинтересованы и пациенты, которые смогут получить препараты с повышенной эффективностью и низкой вероятностью развития побочных явлений. Проект рассчитан на 5 лет и будет завершен в 2024 году.
