Wiele tradycyjnych leków nie jest w stanie skutecznie przeniknąć przez barierę nabłonkową i bariery komórkowe, co ogranicza ich skuteczność i wymaga podawania dużych dawek. Europejscy naukowcy opracowali nowe nanonośniki, które mają dostarczać leki do ich docelowego miejsca działania.
Nanomedycyna to dynamicznie rozwijająca się dziedzina, oferująca możliwość znacznej poprawy skuteczności leczenia i diagnozy chorób zagrażających życiu. Wiele celów terapeutycznych chronionych jest przez różne bariery biologiczne, dlatego konwencjonalne leki lub sondy diagnostyczne mają zwykle problem, by do nich dotrzeć.
Szkolenie kolejnego pokolenia naukowców z dziedziny nanomedycyny
W odpowiedzi na ten problem oraz by ułatwić transport leków do określonych organów lub komórek, w ramach finansowanego przez UE projektu NABBA zaproponowano opracowanie nanocząsteczek. „Choć koncepcja nanonośników sama w sobie nie jest nowością, w projekcie NABBA staraliśmy się poprawić ich pojemność, selektywność i proces uwalniania leków w docelowej tkance”, wyjaśnia koordynator projektu, prof. Francesco Nicotra. Celem było opracowania innowacyjnych nanocząsteczek zdolnych do przenikania przez różne biologiczne bariery, w tym barierę krew-mózg, i dostarczania leku do miejsca objętego chorobą.
Dzięki wsparciu programu „Maria Skłodowska-Curie” projekt NABBA utworzył sieć szkoleń w multidyscyplinarnym obszarze nanobiotechnologii dla naukowców na wczesnym etapie kariery. Poprzez konsorcjum złożone z ekspertów akademickich i działających w tej dziedzinie partnerów z ramienia przemysłu, projekt NABBA zaoferował młodym naukowcom możliwość przeszkolenia z różnych technologii i przemysłowych platform produkcyjnych.
Innowacyjne nanocząsteczki nośnikami dla leków
Zrzeszeni w projekcie NABBA naukowcy na wczesnych etapach kariery wykorzystali różne materiały i podejścia, aby przeprowadzić chemiczną syntezę nowych nanocząsteczek o wielu funkcjach. Zaawansowane technologie chemiczne ułatwiły stworzenie nowych strategii syntezy zarówno pod względem konstruowania nanocząsteczek, jak i nadawania im odpowiednich funkcji. Nadanie określonych funkcji przy użyciu specyficznych biomolekuł umożliwia nanocząsteczkom wiązanie się w specyficznych miejscach i docieranie do mikrośrodowiska objętego różnymi stanami chorobowymi.
Po bardzo szczegółowym scharakteryzowaniu cząsteczek, badacze ocenili skuteczność załadowania, ukierunkowania na określony cel i dostarczania leków lub sond diagnostycznych, a także ich farmakokinetykę in vivo. Szczególny nacisk położono na mechanizmy molekularne, które rządzą barierami biologicznymi, aby znaleźć sposób pokonania ich na potrzeby dostarczania leków.
Kowalencyjne wiązanie leku do polimerowego komponentu nanocząsteczki znacząco zwiększyło skuteczność ładowania leku i jednocześnie umożliwiło selektywne uwalnianie go w miejscu występowania choroby. W odniesieniu do ukierunkowania przeciwko komórkom nowotworowym jeden z pomysłów zakłada wykorzystanie niższego pH na potrzeby uwalniania leków. Alternatywne podejście wykorzystuje napromieniowanie w połączeniu z ultradźwiękami w miejscu występowania choroby, aby zniszczyć nanocząsteczkę i uwolnić lek.
Na potrzeby przekroczenia zasadniczo nieprzekraczalnej bariery krew-mózg naukowcy wykorzystali naturalne mechanizmy transportu, używając specyficznego receptora błonowego. Koniugacja ligandu receptora LDL na powierzchni nanocząsteczek znacząco poprawiła skuteczność transportu leku do mózgu. Nanocząsteczki te zostały wykorzystane w eksperymentalnym modelu choroby Alzheimera, gdzie ograniczały ilość odpowiedzialnych za tę chorobę blaszek amyloidu oraz przywracały pamięć w tym mysim modelu. Jak twierdzi prof. Nicotra: „To jedno z największych osiągnięć tego projektu, a nasza spółka spin-off zajmuje się dalszym rozwijaniem tego leku”.
W ogólnym rozrachunku projekt NABBA skutecznie przetarł szlaki dla nowych, bardziej skutecznych terapii. Leki oparte na nanocząsteczkach będą skuteczniej docierać do miejsc docelowych, a jednocześnie wymagać niższych dawek, co przełoży się na ograniczenie występowania działań niepożądanych. Wziąwszy pod uwagę, że farmaceutyki pochodzenia biologicznego, takie jak rekombinowane białka, przeciwciała i produkty do terapii genowej, mierzą się z większym wyzwaniem związanym z przekraczaniem barier, nanocząsteczki będą w dalszym ciągu służyć za nośniki tych nowych leków.
Komentarze
[ z 0]