«Волшебная пуля» — это лекарство, которое доставит действующее вещество в организм адресно: например, препараты против рака будут убивать только опухолевые клетки, не уничтожая остальные.
Концепция такой пули появилась еще в конце XIX века, но не реализована и в начале XXI-го. Современные противоопухолевые препараты по-прежнему наносят вред всему организму и обладают серьезными побочными эффектами. Тем не менее ученые уже создали десятки лекарств, использующих принцип адресной доставки.
«Бумага» рассказывает, как работает адресная доставка лекарств и как их разрабатывают и выпускают.
Публикация основана на письме из нашей рассылки «Что с нами будет» — с научно обоснованными сценариями будущего. Мы делаем ее вместе с группой РОСНАНО. Подписывайтесь на письма ученых здесь.
Чтобы современные лекарства действовали, их приходится использовать в больших дозах
Большая часть медицинских препаратов распределяется в организме через кровоток. Исключение составляют только те лекарства, которые применяются локально — например, наносятся на кожу. Поэтому препарат попадает не только в нужный орган, но и во все остальные части организма.
При этом доза, которая достигает больного органа, составляет в среднем около 1 %. Из-за этого возникает проблема: приходится использовать относительно высокие дозировки лекарств, что приводит к побочным явлениям и неэффективному использованию действующего вещества.
Решить проблему могла бы «волшебная пуля» — препарат, который попадал бы только в ту часть организма, где он нужен
Чтобы решить проблему высоких дозировок, немецкий бактериолог и лауреат Нобелевской премии Пауль Эрлих в конце XIX века сформулировал свою концепцию и назвал ее «волшебной пулей».
По легенде, идея пришла Эрлиху в голову, когда он слушал оперу Карла Марии фон Вебера «Вольный стрелок». Ученый предположил, что можно создать препарат, который будет попадать только туда, где его активные вещества необходимы, и работать там, не затрагивая другие ткани.
И хотя подобной пули всё еще нет, основным путем к реализации идеи Эрлиха является адресная доставка лекарств. Ее суть заключается в транспортировке молекул препарата в определенную область организма, органа или клетки.
«Волшебной пули» всё еще нет, но ученые придумали адресную доставку лекарств. Есть два способа
Для адресной доставки лекарств используют управляемый носитель — например, другие молекулы или наночастицы.
Существует несколько способов доставить препарат в нужное место организма. Один из них — прямая конъюгация (от латинского conjugatio — соединение). При ней функцию адресной доставки обеспечивает молекула, к которой химическими способами присоединяется молекула лекарства. По такой схеме разрабатывают адресные радиофармпрепараты: используя одну и ту же молекулу с разными изотопами, можно убить раковые клетки, а потом ввести тот же препарат и посмотреть, не остались ли они где-то еще.
Другой способ адресной доставки предполагает использование контейнеров — наночастиц. Размер таких частиц не должен превышать нескольких сотен нанометров. В состав наночастицы включаются молекулы лекарств, затем наночастицы связываются с вектором, доставляют свой груз в клетку или в ткани органа, высвобождают его — и лекарство попадает туда, где оно должно действовать. Преимущество такой системы доставки — защита лекарственных средств от распада и метаболизма.
К тому же у наночастиц есть различные необходимые ученым свойства — например, наночастицы золота выделяют тепло при облучении лазером и дают возможность выжечь опухоль. Еще есть так называемые квантовые точки, по которым можно отследить, доставлен препарат в нужное место или нет. Таким же свойством обладают и магнитные наночастицы — к примеру, МИСиС сейчас разрабатывает несколько проектов с этими носителями.
При этом лекарства с адресной доставкой используют не только при онкологических заболеваниях.
— Я знаю, что коллеги из ИТМО занимаются тромболитической терапией. Есть еще работы по профилактике проблем с атеросклерозом. Противовоспалительные и противобактериальные свойства наночастиц тоже довольно активно исследуются.
Адресные лекарства в аптеках пока не продаются. И такие аналоги нужны не для всех препаратов
Не любой нанопрепарат обладает адресной доставкой, и не любой препарат адресной доставки является нанопрепаратом, уточняет Максим Абакумов.
На рынке адресных лекарств пока нет. А вот нанопрепараты уже разработаны: в мире насчитывается от 60 до 80 наименований. Чаще всего эти лекарства выпускают в форме растворов для внутривенных инъекций.
Стоимость таких медикаментов серьезно превышает цену обычных препаратов. Например, обычный доксорубицин можно купить в аптеке за 900 рублей, а нанолекарство с тем же действующим веществом обойдется уже в 40 тысяч рублей.
По словам Максима Абакумова, адресную доставку вряд ли будут использовать для всех существующих лекарств: создать нанопрепарат куда сложнее, чем обычное лекарство. Кроме того, у многих лекарств хорошие фармакокинетические профили — например, препараты с ибупрофеном не имеют серьезных побочных эффектов, поэтому создание адресности в их случае бессмысленно.
Нет смысла и в адресных антибиотиках: их плюс заключается как раз в том, что они распространяются по всему организму и убивают бактерии во всех органах. «Адресность имеет смысл только для тех препаратов, которые должны работать в конкретном органе», — говорит химик.
Слушайте наш подкаст Science Bar Hopping — в нем исследователи рассказывают о черных дырах и искусственном интеллекте, иммунитете и старении.
