Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) oraz Brigham and Women’s Hospital (BWH) opracowali nowy typ nanocząsteczek transportujący leki, które mogą być aplikowane doustnie i są w całości wchłaniane przez układ pokarmowy. W przyszłości, zamiast przyjęcia bolesnego zastrzyku pacjent będzie mógł po prostu połknąć tabletkę.
Sposób dostarczania medykamentów za pomocą nanocząsteczek to obiecujący kierunek leczenia wielu chorób, w tym raka. Dostarczenie leku tylko do chorego obszaru zapewnia bezpośredni dostęp i skuteczną terapię. Do tej pory cząsteczki mogły być podane tylko poprzez zastrzyk, co ograniczało ich zastosowanie. 27 listopada 2013 w internetowym wydaniu czasopisma Science Translational Medicine naukowcy opublikowali wyniki badań doustnej aplikacji leków za pomocą nanocząsteczek. Testy z dostarczeniem insuliny zostały przeprowadzone na myszach. Nowe nanocząsteczki pokryte były przeciwciałami, które uruchamiały receptory na powierzchni komórek jelita, umożliwiając ich przejście do krwiobiegu bez uszkodzenia wewnętrznych organów. Badacze są zdania, że nanocząsteczki mogą transportować każdy typ leku, nie tylko insulinę. Chorzy, jeśli mają wybór zawsze wybiorą leki, które mogą przyjąć doustnie. Ten sposób aplikacji może być szczególnie przydatny w rozwoju nowych metod leczenia wysokiego poziomu cholesterolu lub zapalenie stawów.
Wiele szpitali przeprowadza obecnie testy kliniczne z użyciem nanocząsteczek w chemioterapii raka. Lekarze wykorzystują fakt, że naczynia krwionośne wokół guzów są nieszczelne, a cząstki wstrzykiwane dożylnie uwalniają lek, gdy znajdują się obok zmutowanych komórek. Nanocząstki przyjmowane doustnie muszą przejść przez śluzówkę jelita, która zbudowana jest m.in. z warstwy komórek nabłonkowych tworzących barierę. Naukowcy od dawna zmagali się z tym problemem, a zbyt pochopne działanie mogłoby zakończyć się uszkodzeniem warstwy ochronnej jelita i przedostaniem bakterii do krwiobiegu. Aby temu zapobiec, badacze obserwowali zachowanie organizmów dzieci, które pochłaniały przeciwciała znajdujące się w matczynym mleku, zwiększając tym samym swoją odporność. W tym wypadku, przeciwciała sczepiały się z receptorami FcRn na powierzchni komórek jelita, które następnie umożliwiały im przejście przez ścianę komórkową.
Naukowcy wykorzystali ten fakt i stworzyli nanocząsteczki z biodegradowalnego koopolimeru PLA-PEG (z ang. polyethylene glycol–polylactic acid), a ich powierzchnię pokryli fragmentami Fc przeciwciał. Białka Fc wiążą się z receptorami FcRn w śluzówce jelita, a nanocząsteczka jest absorbowana do krwiobiegu. Inżynierowie są zdania, że odkrycie sposobu przenikania cząsteczek przez bariery komórkowe jest kluczowym krokiem do dostarczania wielu typów leków drogą doustną.
Do badań laboratoryjnych uczeni wykorzystali myszy, którym doustnie podawano nanocząsteczki z ładunkiem insuliny. Cząstki pokryte białkiem Fc były pochłaniane ze średnią skutecznością 13,7% na godzinę w porównaniu z zaledwie 1,2% efektywnością cząsteczek bez białkowej powłoki. Ponadto, ilość dostarczonej przed nanocząstki insuliny był na tyle wystarczający, że poziom cukru we krwi myszy uległ obniżeniu.
Naukowcy mają nadzieję, że wykorzystując podobne zasady stworzą nanocząsteczki, które pokonają inne zapory, np. barierę krew-mózg. Bariera krew-mózg (z ang. blood–brain barrier, BBB) znajduje się pomiędzy naczyniami krwionośnymi a tkanką nerwową, mającą zabezpieczać układ nerwowy przed szkodliwymi czynnikami, a także zapewnia selektywny transport substancji z krwi do płynu mózgowo-rdzeniowego. Przejście tej granicy umożliwiłoby dostarczenie leków do mózgu. Obecnie badacze pracują nad optymalizacją procesu uwalniana ładunku z nanocząstek oraz przygotowują kolejne testy na zwierzętach z użyciem innych medykamentów.
Źródło:
[1] Transepithelial Transport of Fc-Targeted Nanoparticles by the Neonatal Fc Receptor for Oral Delivery, Eric M. Pridgen, Frank Alexis, Timothy T. Kuo, Etgar Levy-Nissenbaum, Rohit Karnik, Richard S. Blumberg, Robert Langer and Omid C. Farokhzad, Science Translational Medicine 27 November 2013.
[2] http://web.mit.edu/newsoffice/2013/nonoparticle-pills-1127.html | 03.12.2013
[3] http://www.medicalnewstoday.com/articles/269534.php | 03.12.2013
[4] http://stm.sciencemag.org/content/5/213/213ra167 | 03.12.2013
[5] Fall Coloured Pills by Martin Cathrae, flickr.com, CC BY-SA 2.0