«Биороботы» снизят риск сердечно-сосудистых заболеваний
Дата публикации: 22.01.2015
В международной научной лаборатории «Растворная химия передовых материалов и технологий» Университета ИТМО разработан новый подход к получению тромборассасывающих средств. Руководитель лаборатории Владимир Виноградов рассказал о том, как приблизить эру «биороботов», которые лечат людей.
– Расскажите, чем отличается концепция вашего препарата от тех, что используются в медицине сейчас?
– Как вы знаете, тромб – это сгусток крови. В большинстве случаев тромбины, ферменты в крови, работают на наше благо: закупоривают раны, останавливая кровотечение. Но они же могут стать причиной опасного образования. Разрушить тромб в сосудах человека помогают особые лекарственные ферменты. Они вступают в реакцию с плазминогеном, превращая его в плазмин, который влияет на лизис («растворение клеток и их систем» – прим. ред) тромба. Однако человеческая иммунная система недоверчиво относится к вводимым ферментам. Поэтому у современных препаратов всего лишь несколько минут, чтобы запустить механизм тромболизиса. По истечении этого времени лекарство нивелируется иммунитетом и перестает работать. Концепция нашего препарата позволяет ферментам гораздо дольше находиться в крови человека и гарантированно достигнуть своей цели – уничтожить тромб, угрожающий его жизни.
– За счет чего вы добились таких результатов?
– У нашего препарата интересная история, начало которой было положено еще в 1990 году. Именно тогда мой хороший друг и соруководитель международной лаборатории «Растворная химия передовых материалов и технологий», профессор Еврейского университета Давид Авнир опубликовал статью, которая стала настоящим прорывом в науке. Он соединил «керамику» и биоматериалы – неорганические и органические вещества в одной структуре. Профессор Авнир разработал специальный подход, в результате которого неорганический материал (он использовал кремнезем, SiO2) «захватывал» ферменты. Представьте себе прочную керамическую клетку (матрицу), в которой заключены живые вещества в полной сохранности. Это значительно повысило стойкость биоматериалов, которые изначально нестабильны. Большинство вакцин и лекарств с ферментами требовали хранения при низких температурах. Теперь их свойства можно сохранить в гораздо менее комфортных для них условиях.
Однако позже он признал, что разработанные биокомпозиты едва ли найдут реальное применение в медицине. Согласно строгим правилам американской организации Food and Drug Administrarion (FDA), которая занимается контролем стандартов пищевых продуктов, косметических средств, лекарств, кремнезем нельзя применять в препаратах, которые вводятся парентерально, то есть в обход желудочно-кишечного тракта. А именно такие лекарства эффективны в лечении тяжелых заболеваний. Для того, чтобы получить разрешение FDA, понадобилось бы не менее 10 лет лицензирования, поэтому он доверил переосмысление своего исследования нашей лаборатории.
Сейчас около половины исследований, которые мы проводим в лаборатории, связаны с нанокомпозитными материалами. В случае с разработкой новой концепции препарата по лечению тромбоза тоже. Мы не совершенствуем существующие лекарственные ферменты и не придумываем новые, это ни к чему. В нашем препарате используется тканевый активатор плазминогена – вещество, которое применяется для уничтожения тромбов во всем мире. Но мы заключаем фермент в неорганическую пористую «скорлупу» – матрицу оксида алюминия. Это один из двух оксидов металлов, который одобрен для прямого введения в кровь человека. При попадании в организм иммунитет не атакует наш препарат, так как он не замечает биоматериал в порах оксида алюминия. Сам же оксид алюминия практически не растворяется в насыщенной ионами кровяной среде.
– Почему вы занимаетесь разработкой препарата именно для лечения тромбоза? Ведь ваша концепция может быть применима и к другим заболеваниям.
– Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смерти во всем мире. В России у 58-60% населения развитие таких болезней приводит к летальному исходу. В нашем исследовании мы тесно сотрудничаем с уникальным ученым-практиком, специалистом в области сосудистой хирургии, руководителем регионального сосудистого центра Санкт-Петербурга Иваном Петровичем Дудановым, который как никто другой понимает масштаб проблемы. Поиск оптимальных методов лечения таких смертельных заболеваний, как рак, СПИД, туберкулез занимает умы тысячи ученых мира. Но разве сердечно-сосудистые заболевания к ним не относятся? Только 10-12% людей, по словам Ивана Петровича, восстанавливаются после инфаркта или инсульта и способны к труду, 30% реабилитируются частично и могут себя обслуживать. Мы хотим полностью изменить сложившуюся ситуацию. Наш препарат способен стать курсирующим по крови «биороботом», который, обнаружив тромб, избавляется от него и продолжает свою службу в течение продолжительного времени без побочных эффектов. Также наше лекарство может стать частью имплантатов сосудов в виде внутреннего покрытия. Это избавит людей с искусственными протезами от необходимости постоянно принимать малоэффективные таблетки-антикоагулянты, которые к тому же оказывают негативное воздействие на организм человека.
– На какой стадии работы вы сейчас находитесь?
– Мы уже провели лабораторные тесты в биологической среде. Наш препарат продержался месяц в крови высокой концентрации, что фактически приравнивается к году нахождения в человеческом организме. За этот «год» эффективность препарата снизилась всего лишь на 2%. Буквально два дня назад несколько сосудистых протезов со слоем нашего препарата были отправлены в виварий, где будут происходить предклинические испытания. В феврале ожидаются первые результаты. Если все пройдет хорошо, уже в этом году мы сможем начать клинические испытания. В нашей лаборатории работают пока всего пять человек, но мы делаем все возможное, чтобы новое лекарство как можно скорее начало помогать людям.
Пресс-служба Университета ИТМО