Как нанотехнологии помогут в лечении остеоартрита?

Лечения от остеоартрита не существует до сих пор. Однако один инновационный нанотехнологический подход может помочь лечебным агентам проникать глубже в пораженный хрящ и оставаться там активными дольше.

Повреждая хрящи в суставах, остеоартрит поражает приблизительно 26 миллионов человек только в Соединенных Штатах. Иногда состояние начинается с механического (или в результате болезни) повреждения сустава. В других случаях оно происходит из-за износа, вызванного многолетним функционированием. Но какой бы ни была причина, на данный момент нет способа остановить прогрессирование заболевания. Единственным доступным вариантом являются препараты для облегчения связанной с ним боли.

По мере старения и ожирения населения (оба фактора повышают риск развития остеоартрита) проблема становится все более серьезной. Кроме того, поскольку боль является преобладающим симптомом, остеоартрит способствует кризису опиоидной зависимости. Поэтому поиск инновационных способов лечения состояния сегодня актуален, как никогда.

Проблема доставки лекарств

Рассмотрением проблемы занялись исследователи из Массачусетского технологического института в Кембридже. Они изучили способы использования нанотехнологий для усиления эффекта экспериментальных препаратов для лечения остеоартрита. На прошлой неделе они опубликовали свои результаты в журнале Translational Medicine.

На протяжении многих лет ученые изобретали различные химические вещества против остеоартрита. Некоторые из них продемонстрировали свою эффективность в испытаниях на животных, но на сегодняшний день ни один из препаратов не оказался полезным для пациентов.

Авторы нового исследования считают, что «недостаток любого из предложенных препаратов заключался в неэффективной доставке лекарства». Это связано с двумя основными причинами. Во-первых, в суставах отсутствует кровоснабжение, а это означает, что специалисты должны сами вводить препарат непосредственно в суставы. Во-вторых, лимфатический дренаж способствует быстрому выведению соединений, вводимых в суставы. Чтобы преодолеть это препятствие, ученые сосредоточились на разработке способа доставки и хранения лекарств в суставе в течение более длительного времени, а также погружения их глубже в хрящ.

Лекарством, на котором они сосредоточили свое внимание, стал инсулиноподобный фактор роста 1 (IGF-1), соединение, которое показало свою перспективность в некоторых клинических испытаниях. Вещество способствует росту и выживанию хондроцитов, которые являются клетками, формирующими здоровый хрящ.

Крошечные сферы

Для транспортировки IGF-1 исследователи разработали сферическую наномолекулу, которая состоит из многих ветвей, называемых дендримерами, исходящими из центрального ядра. Каждая ветвь заканчивается положительно заряженной областью, которая притягивается к отрицательному заряду на поверхности хондроцитов. Молекулы также имеют подвижную полимерную ветвь, которая закрывает и периодически нейтрализует положительные заряды. Исследователи присоединили молекулы IGF-1 к поверхности этой сферы и ввели препарат в суставы крыс.

Как только эти частицы попадают в организм, они связываются с хрящом, а лимфатический дренаж не может их удалить. Оттуда они проникают в ткань. Однако сферы присоединяются не навсегда, так как в этом случае, они застревали бы на поверхности хряща. Гибкая полимерная ветвь иногда покрывает заряды, позволяя молекуле двигаться и погружаться вглубь ткани.

Ведущий автор исследования Бретт Гейгер, аспирант Массачусетского технологического института, говорит:

Мы нашли оптимальный диапазон заряда, чтобы материал мог как связывать ткань, так и отсоединяться для дальнейшей диффузии.

Когда IGF-1 вводится в хондроциты, он вызывает высвобождение протеогликанов или содержимого хряща. IGF-1 также способствует росту клеток и снижает скорость их гибели.

Расширение терапевтических возможностей

Исследователи ввели эту гибридную молекулу в суставы крыс. Она имела период полураспада 4 дня (время, необходимое для того, чтобы препарат уменьшался до половины его первоначального объема), что примерно в 10 раз больше, чем когда ученые вводят только IGF-1. Важно отметить, что терапевтический эффект длился 30 дней.

По сравнению с крысами, которые не получали этот препарат, у тех, кто его получал, уменьшилось повреждение суставов. Кроме того, наблюдалось значительное снижение воспаления. Конечно, хрящ крысы гораздо тоньше, чем у людей: его толщина составляет около 100 мкм, тогда как толщина человеческого приближается к 1 миллиметру. Но в отдельном эксперименте ученые доказали, что эти молекулы способны проникать в толщину, актуальную и для человека.

Это только первая фаза испытаний, исследующих использование этих молекул для доставки лекарства в хрящ. Команда планирует продолжить в том же направлении и изучить другие химические вещества, включая препараты, которые блокируют воспалительные цитокины и нуклеиновые кислоты, включая ДНК и РНК.

Эксперты подтверждают, что полученные данные обнадеживают. На данный момент не существует другой системы доставки лекарств, которая может устойчиво влиять на метаболизм хондроцитов in situ по всей толщине суставного хряща.

Хотя новый метод находится в зачаточном состоянии, в конечном итоге его появление может означать, что врачи смогут значительно замедлить течение остеоартрита благодаря двухнедельному или месячному курсу инъекций.

www.likar.info

Хочешь узнать больше - читай отзывы