Tehnologia revoluționară ar putea îmbunătăți eficacitatea terapeutică a nanomedicinelor
Recenzie de Emily Henderson, B.Sc. 17 iul.2020
Cercetătorii de la Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova și colegii lor de la Institutul de Chimie Bioorganică Shemyakin-Ovchinnikov și Institutul de Fizică Generală Prokhorov al Academiei de Științe din Rusia au dezvoltat o tehnologie inovatoare pentru a rezolva o problemă cheie care a împiedicat introducerea de noi medicamente în practica clinică de zeci de ani. Noua soluție prelungește circulația sângelui pentru practic orice nanomedicină, sporind eficacitatea sa terapeutică. Studiul realizat de cercetătorii ruși a fost publicat în Biomedical Engineering of Nature și prezentat în secțiunea News & Views a revistei.
Dezvoltarea chimiei medicale de la sfârșitul secolului al XIX-lea a dus la trecerea de la medicina tradițională la medicamente cu formule chimice strict definite. În ciuda faptului că are aproximativ 150 de ani, această paradigmă stă la baza majorității absolute a medicamentelor moderne. Moleculele lor active tind să îndeplinească o funcție simplă: activează sau dezactivează un anumit receptor.
Cu toate acestea, din anii 1970, multe laboratoare au căutat medicamente de nouă generație care să implementeze simultan mai multe acțiuni complexe. De exemplu, identificați celulele canceroase printr-o serie de indicii biochimice, raportați medicului localizarea tumorii, apoi distrugeți toate celulele maligne prin toxine și încălzire.
Deoarece o moleculă nu poate îndeplini toate aceste funcții, trebuie folosită o structură supramoleculară mai mare sau o nanoparticulă.
Cu toate acestea, în ciuda varietății enorme de nanomateriale dezvoltate până în prezent, doar cele mai simple cu funcții foarte specifice le-au transformat în practica clinică. Principala problemă cu utilizarea nanoparticulelor terapeutice este legată de eficiența incredibilă a sistemului nostru imunitar. De-a lungul mileniilor, evoluția a perfecționat capacitatea corpului uman de a elimina entitățile străine la scară nanomurală, de la viruși la particule de fum.
Atunci când sunt administrate în doze rezonabile, majoritatea nanoparticulelor produse de om sunt eliminate din fluxul sanguin de către sistemul imunitar în câteva minute sau chiar secunde. Aceasta înseamnă că, indiferent cât de sofisticate sunt medicamentele, majoritatea dozei nu va avea măcar șansa de a intra în contact cu ținta, ci va afecta țesutul sănătos, de obicei în moduri toxice.
În articolul lor recent, o echipă de cercetători ruși condusă de Maxim Nikitin, care conduce laboratorul de nanobiotecnologie la MIPT, a propus o tehnologie universală revoluționară care extinde semnificativ circulația sângelui și îmbunătățește eficacitatea terapeutică a diferiților nanoagenti, fără a necesita modificarea acestora.
Tehnologia exploatează faptul că sistemul imunitar elimină continuu celulele roșii din sânge „expirate” - aproximativ 1% pe zi la oameni - din fluxul sanguin.
Am emis ipoteza că, dacă escaladăm ușor acest proces natural, am putea prinde sistemul imunitar. Pe măsură ce devine ocupat cu eliminarea celulelor roșii din sânge, se acordă mai puțină atenție eliminării nanoparticulelor terapeutice. Mai presus de toate, am vrut să distragem atenția sistemului imunitar în cel mai blând mod, în mod ideal prin mecanismele înnăscute ale corpului, mai degrabă decât prin substanțe artificiale. "
Maxim Nikitin, șeful laboratorului de nanobiotecnologie de la MIPT
Echipa a venit cu o soluție elegantă, care presupunea injectarea șoarecilor cu anticorpi specifici globulelor roșii. Acestea sunt molecule care stau la baza sistemului imunitar al mamiferelor. Ei recunosc entitățile care trebuie îndepărtate din corp, în acest caz celulele roșii din sânge. Ipoteza sa dovedit a fi corectă, iar o doză mică de anticorp - 1,25 miligrame pe kilogram de greutate corporală - s-a dovedit a fi foarte eficientă, extinzând fluxul sanguin al nanoparticulelor de zeci de ori. Compensarea a fost foarte moderată, șoarecii prezentând o scădere de doar 5% a numărului de celule roșii din sânge, care este la jumătate din ceea ce se numește anemie.
Cercetătorii au descoperit că abordarea lor, numită „citoblocă” a sistemului fagocitar mononuclear, era universal aplicabilă tuturor nanoparticulelor. Acesta a extins timpii de circulație a punctelor cuantice minuscule care măsoară doar 8 nanometri, particule de dimensiuni medii de 100 nanometri și micrometri mari, precum și cei mai avansați nanoagenti aprobați pentru utilizare la om: lipozomi „stealth” acoperiți. Polimer, care se deghizează sub un strat de polietilen glicol foarte inert pentru a se ascunde de sistemul imunitar. În același timp, citoblocarea nu interferează cu capacitatea organismului de a respinge bacteriile (microparticulele naturale) în fluxul sanguin, atât în doze mici, cât și în cazuri de sepsis.