Лекарства на основе нановещества

Стремительное развитие наноинженерных технологий сопровождается явным отставанием нанобиотехнологических исследований. Необходима выра­ботка единой технологической платфор­мы междисциплинарных экспериментов с наноинженерными веществами в био­логических, доклинических и клиниче­ских исследованиях. Вполне возможно, что в ближайшем будущем в России начнут продавать лекарственные препараты на основе нановещества и возможен будет поиск лекарств в аптеках, которые созданы с помощью нанотехнологий.

Нанотехнологии в медицине

Учитывая мировые биоэтические тенденции по сокращению использова­ния лабораторных животных, необхо­димо искать адекватные альтернативы при исследовании наноинженерных ве­ществ и материалов. С одной стороны это определяется тем, что в марте 2009 г. те­стирование определенных химических средств на животных было запрещено Европейским Союзом. Запрещение ка­сается проверки острой токсичности, повреждений кожи, повреждений глаз и мутагенности . Тесты на токсичность с повторяющимися дозами, включая чув­ствительность кожи, будут запрещены с марта 2013 г. . С другой стороны, тен­денции к ограничению широкомасштаб­ного использования животных-моделей, а также уникальные свойства нановеществ заставляют проявлять новые био­медицинские инициативы на путях аль­тернативного моделирования. Наряду с in vitro-моделями изучение новых фар­макологических свойств нановеществ и наночастиц диктует необходимость раз­работки специальных методов оценки их эффективности на основе наногеномных, нанотранскриптомных и нанопротеомных технологий.

Иррациональность полного отказа от исследования на животных очевидно даже для начинающих профессионалов. Ряд высококомпетентных авторов  выдвинули гипотезу, что нет ни одно­го подхода, не использующего животных для получения всеобъемлющей инфор­мации об эффективности и безопасности веществ. Существует множество форм для достижения этих целей. Для оцен­ки потенциальной чувствительности и адекватной оценки барьерных функций (бронхо-легочных, кожных, желудочнокишечных, гематоэнцефалических и др.) человека, необходимо и возможно изучение химического взаимодействия, пептидного взаимодействия, предраспо­ложения тканевой биоактивности, вос­паления тканей, пролиферации Т-клеток и др., но только в сочетании с корректны­ми оценками на животных.

Генетические вариации в отклике на лекарства, ксенобиотики, токсиканты и нановещества у человека идентифици­ровать трудно, поскольку определение вариаций может опоздать. Целесообраз­нее анализировать эти вариации на ге­терогенных животных, их инбредных, трансгенных и нокаутных линиях, по­зволяющих определять гены, ответ­ственные за генетический полиморфизм, а затем смотреть, являются ли эти же гены ответственными за соответствую­щие отклики у человека на ранних ста­диях испытаний. Генетический профиль животных проще чем у человека, а боль­шое количество генов, ответственных за отклик нановеществ может быть легче найден и использован для создания пер­сонифицированных лекарств.

Предлагаемая нами технологическая платформа представляет собой замкну­тый цикл поиска и оценки эффективно­сти и безопасности нановеществ, как по­тенциальных инновационных лекарств на путях от их скрининга до мониторин­га возможных сайдэффектов в IV фазе клинических наблюдений. Важ­ным элементом техноплатформы являет­ся привнесение в традиционную схему изыскания и контроля действия новых лекарств изучения специфических для нановеществ и только им присущих осо­бенностей влияния на термодинамику и жизнедеятельность биосистем, таких как наноэффективность, нанобезопасность, фармакодинамики и фармакокинетики структур наноразмерного уровня.

Другим важным элементом предла­гаемой техноплатформы является обя­зательное мониторирование эффектов нанолекарств (внеклинические испы­тания) во всех фазах клинических оце­нок и применения. Поскольку создается принципиально новый для медицинской практики класс лекарственных средств, резко возрастает роль фармаконадзора не только на этапах разрешения и вне­дрения таких препаратов, но и на всем протяжении их широкого медицинского применения.

Нановещества не могут быть опре­делены как простой гомогенный класс. Наши исследования фуллерена С₆₀ и созданных на его основе фуллеренилов С₆₀Р_пЯ_п показали, что наряду с их общи­ми чертами биологического действия, каждое из наносоединений имеет свой облик фармакологического действия. Об­щими являются принципы траслокации в клетках на основе единого механизма образования окаймленных везикул и вза­имодействия с CURL-системой. Мы об­наружили, что такие нановещества, как фуллеренилы, не только способны прео­долевать гематоэнцефалический барьер, но и взаимодействовать с органеллами нейронов и глиальных клеток. Способ­ность фуллеренов взаимодействовать с GPCR-рецепторами позволяет раскрыть механизм их влияния на мембранные белки и системы транспорта наночастиц в живых системах.

Нановещества являются удобными кандидатами для создания фармаколо­гических средств, осуществляющих регуляторные и управляющие воздействия в ЦНС и в исполнительных органах. Способность фуллеренилов на­правленно влиять на интрацентральные процессы головного мозга, изменять спектральные мощности электрической активности мозга и когерентные функ­ции, хорошо подтверждается измене­нием ими системных поведенческих реакций. Это дает основание думать о фуллеренах не только как об участниках в нанотранспортных процессах лекар­ственных средств, но и как веществах прямого действия на структуры и про­цессы головного мозга. На основании собственных данных мы прогнозируем модифицированные фуллерены как воз­можные средства анксиолитического, ноотропного и других видов психотроп­ного действия.

Важным моментом является изуче­ние и оценка нанокинетических параме­тров, которые могут быть получены из структуры нановеществ и их квантовомеханического взаимодействия с био­логическим окружением. Мы не можем вычленить изучение нанокинетики из потенциального порядка действий, вклю­чая оценку нанофармакодинамических компонентов и безопасности нановеществ . Удобным и оптимальным на данном этапе является использование байесовских функций, поскольку стохастичность конечных эффектов наноинженерных веществ, связанных с их сорбционными свойствами, распределением, биотрансформацией и элиминацией кар­динально отличаются от проявлений их большеразмерных аналогов. Математи­ческое и компьютерное моделирование нанобиотехнологических процессов в живых системах на начальных этапах из­учения может основываться на аксиома­тике Колмогорова и методе Монте-Карло. Хотя поиск адекватных математических моделей должен быть продолжен.

Характеристика влияния созданных через наноинженерные технологии про­дуктов на здоровье вопрос, который активно дебатируется и дискутируется. Определение порядка действий для вы­явления эффектов от нановеществ будет ключевым в понимании данных, полу­ченных в эксперименте для их экстрапо­ляции в отношении человека.