Международная группа ученых, в составе которой заведующий кафедрой биофизики ФОПФ Владимир Чупин и один из ведущих специалистов по фармакологии в мире Владимир Торчилин (Северо-восточный университет, США), представила на страницах журнала Chemical Review обзор липосом — микроскопических капсул, которые активно используются для создания новых лекарств по всему миру. Исследователи систематизировали основные достижения в этой области и указали на наиболее перспективные направления для ее дальнейшего развития.
Липосомы (см. рисунок выше) — это микроскопические сферы, стенки которых устроены так же, как клеточная мембрана. Впервые их получили еще в 1960-х годах, в 1970-х ученые предложили использовать липосомы для доставки лекарств, а сейчас лекарства в липосомах применяются для лечения целого ряда болезней от гриппа до различных видов злокачественных новообразований.
Липосомам посвящены тысячи различных публикаций, их активно изучают во множестве лабораторий по всему миру, и новая статья содержит подробнейший перечень основных достижений в этой области. В ней:
- указаны современные методы получения липосом, перечислены сильные и слабые стороны различных технологий;
- показаны основные типы липосом с разным строением стенок, разными дополнительными молекулами для избирательного взаимодействия с клетками;
- рассмотрены разные методы доставки лекарств внутри липосом. Искусственные микросферы могут либо долгое время циркулировать в организме и медленно выделять препарат, либо высвобождать лекарство сразу после столкновения с определенными клетками.
Липосомы могут осуществлять адресную доставку веществ туда, где они нужны. Понятие «адресная доставка» сопровождает практически любой рассказ о перспективах развития фармакологии, и это не случайно — при химиотерапии рака, например, только адресной доставкой можно уменьшить тяжесть побочных эффектов от достаточно токсичных препаратов. Но кроме адресной доставки у липосом есть еще несколько интересных применений — например, с их помощью разрабатывается новая лекарственная форма для диклофенака, широко применяемого нестероидного противовоспалительного средства.
Один и тот же препарат может выпускаться в разном виде. Лекарство, которое надо дать маленькому ребенку, скорее сделают в виде сиропа, чем таблеткой, ну а для местного применения используют мази, кремы и гели. Все это — разные лекарственные формы.
Если диклофенак «упаковать» внутрь липосом и добавить вещество, увеличивающее проницаемость кожного покрова, то мазь с такими микрокапсулами будет более эффективна против местных воспалительных реакций. Липосомы могут помочь и такому анестетику, как лидокаин, тоже облегчив его доставку непосредственно к нервным окончаниям. Наряду с экспериментальными препаратами против рака, липосомы могут улучшить лекарства, которые давно известны и неспециалистам.
Нестероидные противовоспалительные средства, или НПВС, являются основой большинства широко используемых безрецептурных средств против боли. К их числу относят аспирин, ибупрофен, парацетамол и уже упомянутый диклофенак, продаваемый, в частности, под торговой маркой «Вольтарен». Все эти лекарства работают за счет подавления ведущих к развитию воспаления биохимических реакций, однако не снимают причину и потому не отменяют необходимости визита к врачу.
Кроме доставки лекарств, авторы нового обзора кратко описали и применения липосом в других целях. С их помощью можно доставлять к клеткам специальные метки для проведения как диагностических, так и научно-исследовательских тестов, а липосомный гель (множество микроскопических шариков) со специальными сигнальными молекулами можно применять для химического анализа различных веществ.
В России и Украине
Главный автор нового обзора Владимир Петрович Торчилин — один из основателей липосомального направления в СССР, лауреат Ленинской премии 1982 года, автор более четырех сотен научных публикаций (индекс Хирша свыше 70) и признанный эксперт в данной области. В конце 1970-х годов советские исследователи стали вести практические работы в области создания липосомальных препаратов, и через некоторое время был организован выпуск лекарств в Харькове, на базе предприятия «Биолек».
Сейчас серийно производятся противоопухолевый препарат липодокс (цитостатик — то есть подавляющее деление клеток вещество — доксорубицин в липосомах), глазные капли липофлавон (противовоспалительное средство) и еще с десяток потенциальных лекарств проходят различные испытания, от биологических и лабораторных до клинических. В настоящее время производство липосомальных препаратов организуют уже в Подмосковье («Технология лекарств», активное участие в этом принял Виталий Швец, разработавший вместе с Владимиром Торчилиным программу развития липосомального направления).
Одно из первых практических применений липосомальных препаратов относилось не к лечению, а к диагностике болезней: на основе липосом были созданы диагностические тесты на сифилис. Как пояснил пресс-службе МФТИ Владимир Чупин, такие тесты оказались точнее традиционных.
В Физтехе
Пресс-служба МФТИ побеседовала с Владимир Викторовичем Чупиным, доктором химических наук и заведующим кафедрой биофизики ФОПФ, факультета общей и прикладной физики: «Ранее я работал в Институте биоорганической химии РАН, а до этого заканчивал Московский институт тонкой химической технологии и аспирантуру в Нидерландах. В МФТИ я пришел потому, что тут работают мои хорошие коллеги, здесь основаны хорошо оснащенные лаборатории и кафедра биофизики. Мы получили несколько больших грантов от Министерства образования и науки, программы 5–100; к нам идут выпускники как из-за рубежа, так и непосредственно из МФТИ, включая факультет общей и прикладной физики».
В лаборатории структурной биологии рецепторов, сопряжённых с G белком
Ученый рассказал, что недавно в корпусе прикладной математики (КПМ, где давно находятся не только «математические» факультеты – новые «белковые» лаборатории расположены там же) были открыты два новых помещения, оснащенные необходимым для работы с липосомами и другими наносистемами оборудованием. Внутри новых лабораторий есть специальная холодная комната, температуру в которой можно понизить вплоть до плюс 6 градусов Цельсия вне зависимости от остальных помещений. В 2010-е годы институт, сделавший себе имя на физических исследованиях и обучении специалистов-физиков, активно осваивает сферу наук о живых системах, life sciences, и в этот процесс вовлекаются как «биологические» факультеты вроде ФБМФ или ФМХФ, так и традиционно «чисто физический» ФОПФ. По словам Владимира Чупина, это не случайность или дань моде, а закономерное развитие: «Ранее на ФОПФ сформировалась сильная кафедра физики и технологии наноструктур, поэтому было логично заниматься наноразмерными липосомами и другими биологическими нанообъектами именно там и сделать еще одну кафедру, кафедру биофизики».
