Чи може нанотехнологія уповільнити розвиток артрозу?
Досі не існує ліків від артрозу. Однак один інноваційний нанотехнологічний підхід може допомогти направити терапевтичні засоби глибше в уражений хрящ і залишатися активними довше.
Переважно стан, пов’язаний із дорослими людьми, артроз є виснажливим станом.
Вражаючи хрящі в суглобах тіла, остеоартроз вражає приблизно 26 мільйонів людей у Сполучених Штатах.
Іноді стан починається з травми або пошкодження суглоба, пов’язаного із захворюванням.
В інший час це відбувається через зношення, спричинене роками використання.
В усіх випадках в даний час неможливо зупинити її прогресування. На даний момент єдиними доступними варіантами є препарати для зняття супутнього болю.
По мірі того, як населення стає дедалі старшим та важчим - обидва фактори ризику артрозу - це стає ще більшою проблемою.
Крім того, оскільки біль є переважним симптомом, остеоартрит сприяє кризі залежності від опіоїдів. Шукати інноваційні способи втручання в подальший похід цієї хвороби є як ніколи актуальним.
Проблема доставки ліків
Нещодавно до цього долучились дослідники з Массачусетського технологічного інституту (MIT) у Кембриджі. Вони дослідили способи використання нанотехнологій для вдосконалення експериментальних препаратів від остеоартриту.
Вони опублікували свої висновки в журналі Трансляційна медицина на початку цього тижня.
Протягом багатьох років вчені висували широкий спектр хімічних речовин проти артрозу. Деякі демонстрували обіцянку на моделях тварин, але на сьогоднішній день жодна не виявилася корисною для пацієнтів-людей.
Автори нового дослідження вважають, що "[m] будь-який із цих недоліків пов'язаний з неадекватною доставкою ліків".
Це з двох основних причин. По-перше, у суглобах не вистачає кровопостачання, що означає, що фахівці повинні вводити ліки безпосередньо в самі суглоби. По-друге, лімфодренаж має тенденцію швидко видаляти сполуки, що вводяться в суглоби.
Щоб подолати цю перешкоду, вчені зосередилися на розробці способу доставки та утримання ліків у суглобі на довший час, а також занурення глибше в хрящі, тим самим приймаючи ліки безпосередньо до клітин, де це потрібно.
Препаратами, на яких вони зосередилися, був інсуліноподібний фактор росту 1 (IGF-1), сполука, яка показала перспективність у деяких клінічних випробуваннях. Цей фактор росту сприяє зростанню та виживанню хондроцитів - клітин, що складають здоровий хрящ.
Крихітні сфери
Дослідники розробили нанорозмірну сферичну молекулу як носій для IGF-1. Молекула складається з багатьох гілок, які називаються дендримерами, що виходять із центрального ядра.
Кожна гілка закінчується позитивно зарядженою областю, яка притягується до негативного заряду на поверхні хондроцитів.
До складу молекул також входить хитлива полімерна рука, яка покриває та періодично нейтралізує позитивні заряди. Дослідники прикріпили молекули IGF-1 до поверхні цієї сфери та ввели сполуку в суглоби щурів.
Як тільки ці частинки потрапляють в організм, вони зв’язуються з хрящами, і лімфодренаж не може їх видалити. Звідти вони можуть починати дифундувати в тканини.
Однак сфери не зв’язуються постійно, оскільки це утримує їх у фіксації до поверхні хряща. Гнучка полімерна рука іноді покриває заряди, дозволяючи молекулі рухатися і глибше занурюватися в тканину.
"Ми знайшли оптимальний діапазон заряду, щоб матеріал міг як зв'язувати тканини, так і розв'язуватись для подальшої дифузії, і не бути настільки міцним, щоб просто застрягати на поверхні".
Провідний автор дослідження Бретт Гейгер, аспірант MIT
Оскільки IGF-1 вводиться до хондроцитів, він індукує вивільнення протеогліканів або сировини хряща. IGF-1 також стимулює клітинний ріст і знижує швидкість загибелі клітин.
Розширення терапевтичного вікна
Дослідники ввели цю гібридну молекулу в суглоби щурів. Період напіввиведення мав 4 дні (час, необхідний для зменшення препарату до половини початкового обсягу), що приблизно в 10 разів більше, ніж коли вчені вводять IGF-1 самостійно. Що важливо, його терапевтичний ефект тривав 30 днів.
Порівняно з щурами, які не отримували наркотик, ті, хто отримував препарат, зменшили пошкодження суглобів. Крім того, спостерігалося значне зменшення запалення.
Звичайно, хрящ щурів набагато тонший, ніж у людини; їх товщина становить близько 100 мікрометрів, тоді як у людини близько 1 міліметра.
В окремому експерименті вчені довели, що ці молекули змогли проникнути на таку товщину, яка була б актуальною для пацієнта людини.
Це лише перший етап дослідження, що вивчає використання цих молекул для доставки ліків у хрящі. Команда планує продовжувати аналогічно і вивчати інші хімічні речовини, включаючи препарати, що блокують запальні цитокіни та нуклеїнові кислоти, включаючи ДНК та РНК.
Дослідження з’являється поряд із редакційною статтею про використання нанотехнологій у дослідженнях остеоартриту. Автор Крістофер Х. Еванс пише:
«Це дуже обнадійливі дані. […] [T] тут немає жодної іншої системи доставки ліків, яка могла б стійко впливати на метаболізм хондроцитів in situ по всій товщі суглобового хряща ”.
Хоча новий метод перебуває в початковій стадії, цей підхід може врешті-решт означати, що лікарі можуть значно уповільнити перебіг остеоартриту за допомогою двотижневих або щомісячних ін’єкцій.
