Китайские исследователи разработали новаторский метод доставки лекарственных средств, основанный на использовании экзосом, выделенных из спермы свиней. Проведенные опыты продемонстрировали, что эти наночастицы способны успешно проникают через биологические барьеры организма, в частности, через глазной барьер, обеспечивая доставку препарата непосредственно к сетчатке. Данное открытие может стать ключевым фактором в создании принципиально новых подходов к лечению различных заболеваний, в том числе болезни Альцгеймера.
Организм человека спроектирован для максимальной защиты нежных тканей от внешних факторов. В головном мозге эту задачу выполняет гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), который позволяет проходить только определенным молекулам. По имеющимся данным, это препятствует доступу до 98 процентов потенциальных лекарственных средств к месту действия. Подобная система существует и в глазу — гематоретинальный барьер (ГОБ) оберегает сетчатку. Именно поэтому даже самые многообещающие препараты нередко оказываются неэффективными.
В последние годы исследователи активно изучают экзосомы — крошечные пузырьки, с помощью которых клетки обмениваются белками и РНК. Эти структуры могут естественным путем проникать через барьеры, доставляя содержимое в другие клетки.
Экзосомы, выделяемые семенной жидкостью, представляют особый интерес, поскольку, как полагают, они способствуют взаимодействию сперматозоидов с тканями и помогают им обходить защитные барьеры организма. В частности, эти экзосомы несут белки, способные временно ослаблять плотные межклеточные контакты (tight junctions), тем самым повышая проницаемость тканей. По сути, они представляют собой природный механизм временного «взлома» биологических барьеров.
Специалисты во главе с Чжаном Юем из Шэньянского фармацевтического университета (Китай) решили использовать данный механизм для транспортировки лекарственных препаратов. Они получили экзосомы из спермы свиней – доступного и биологически совместимого с человеком материала – и поместили в них лекарственный компонент. Впоследствии полученную конструкцию оформили в виде глазных капель, что позволило обеспечить способ доставки, не требующий хирургического вмешательства.
Исследования проводились на клеточных культурах, тканях и моделях на животных. Было установлено, что экзосомы способны проникать через роговицу и достигать сетчатки — участка глаза, куда обычно сложно доставить лекарственные препараты. При этом жизнеспособность клеток здоровых тканей глаза оставалась высокой (более 85 процентов), что свидетельствует о минимальной токсичности данной методики.
При изучении моделей ретинобластомы, злокачественной опухоли сетчатки, методика продемонстрировала значительный результат: подавление роста опухолевых клеток составило 82,7 процента, что существенно превышает показатели, получаемые при использовании того же препарата без экзосомной доставки».
Дальнейшие исследования подтвердили, что существенную роль в данном процессе играют белки, расположенные на внешней поверхности экзосом. Эти белки запускают сигнальные каскады, которые кратковременно и обратимо снижают прочность межклеточных связей, обеспечивая проникновение наночастиц через барьеры без их повреждения. Авторы научной работы, опубликованной в журнале Science Advances, по результатам исследований было установлено, что наночастицы, благодаря своему естественному происхождению, не провоцируют выраженного иммунного ответа и обладают более продолжительным временем циркуляции в тканях.
Основная цель исследования – показать возможность применения универсальной методики. Если экзосомы могут быть использованы для транспортировки лекарственных средств через гемато-мозговой барьер, то подобные решения можно потенциально адаптировать и для других защитных механизмов организма, в частности, для глимфатической системы. Это делает разработанный подход перспективным для создания инновационных методов лечения нейродегенеративных заболеваний, например, болезни Альцгеймера, где особенно актуальна доставка препаратов непосредственно в нервную ткань.
Несмотря на то, что технология находится в начальной стадии разработки, результаты исследований, проведенных на клеточных культурах и животных, обнадеживают, хотя до проведения клинических испытаний еще предстоит пройти значительный путь. Впереди ученых ждут решения вопросов, связанных с обеспечением безопасности, унификацией и увеличением объемов производства. Однако уже сейчас показано, что эволюционные процессы, сформировавшие естественные механизмы, могут послужить основой для разработки принципиально новых методов доставки лекарственных препаратов.