Железное притяжение: анемию победят с помощью магнитных наночастиц
Сибирские ученые разработали частицы «наножелеза», способные доставлять лекарства в органы и ткани тела человека и лечить анемию. От нее страдает около 40% людей в мире. Современные препараты для повышения гемоглобина зачастую плохо усваиваются и вызывают побочные эффекты, например аллергию, поясняют специалисты. Новое же лекарство будет более биодоступным ввиду природного происхождения: изученные частицы — продукты жизнедеятельности бактерий. Сейчас ученые исследуют, можно ли использовать препарат в терапии железодефицита у сельскохозяйственных животных.
Вылечить малокровие
Ученые Сибирского федерального университета и Федерального исследовательского центра КНЦ СО РАН изучили свойства магнитных наночастиц ферргидрита (минерал оксигидроксида железа) и их воздействие на клетки крови человека. В перспективе они могут служить для адресной доставки лекарств в пораженные органы и ткани человеческого тела, а также для лечения анемии (или малокровия, уменьшения количества эритроцитов и гемоглобина в крови).
Частицы «наножелеза» получили в лабораторных условиях благодаря особой бактериальной культуре, рассказала «Известиям» соавтор исследования, профессор кафедры биофизики и кафедры медико-биологических основ физической культуры и оздоровительных технологий СФУ Оксана Коленчукова.
— Наночастицы ферргидрита привлекательны ввиду их биогенного (природного) происхождения. Это продукты жизнедеятельности бактерий Klebsiella oxytoca, — пояснила специалист. — Они обладают магнитным свойствами, поэтому нам стало интересно, смогут ли они решать задачи, связанные с медициной, — например, доставлять в больной орган лекарства, если их туда направит магнит.
Наночастицы ферргидрита в различных концентрациях поместили в живые клетки, выделенные из крови 29 условно здоровых доноров. Затем изучили функциональную активность этих клеток: фагоцитов, нейтрофилов, моноцитов и эозинофилов, как в обычном состоянии, так и в «нагруженном» наночастицами.
— Представьте различные сосуды, в один из которых вы добавили, скажем, щепотку соли, в другой — чайную ложку, в третий — столовую и так далее. Мы изучали состояние клеток крови «без всего», а затем — с «насыщением» в виде частиц ферргидрита в разной концентрации. Причем фиксировали состояние клеток как моментально, сразу после добавления наночастиц, так и отсрочено, — сообщила Оксана Коленчкова.
Для животных и людей
В результате эксперимента ученые выяснили, что в определенных концентрациях наночастицы ферргидрита подавляют нормальное функционирование клеток крови, а в каких-то, напротив, его стимулируют. Специалисты считают, что свойство к стимуляции нормального кроветворения можно использовать для лечения железодефицитной анемии. Однако прежде чем создавать такое лекарство, необходимо испытать его на животных. Как подчеркивают разработчики, вполне вероятно, что в процессе исследований получится создать и отдельный ветеринарный препарат для терапии малокровия у животных.
— Такие эксперименты уже проводятся, ведь от анемий различного происхождения страдают не только люди. Эта проблема затрагивает также домашнюю птицу, крупный рогатый скот. И ее решение может улучшить производительность животноводческих комплексов и фермерских хозяйств, — отметила Оксана Коленчукова.
Еще одно вероятное применение изученных наночастиц — это сделать их «курьерами», доставляющими сильнодействующие лекарства адресно в пострадавший (например, от опухоли или травмы) орган, минуя здоровые органы и ткани человека и не раздражая желудочно-кишечный тракт. Предполагается, что препарат с «наножелезом» будут вводить пациенту инъекционно. Затем лекарство направят в нужную локацию с помощью магнита.
Биологические мини-фабрики
Анемия — нетяжелое заболевание, однако в той или иной мере им страдает около 40% людей на Земле. При этом она может быть причиной других патологий, например, ишемической болезни сердца, сообщил «Известиям» начальник Научно-исследовательской лаборатории компьютерного моделирования лекарственных средств ЮУрГУ Владимир Потемкин.
— Поскольку всегда важно устранять причину, а не следствие, лечение анемии до сих пор актуально. Существующие сегодня методики лечения анемии применяются давно, однако они не демонстрируют высокой эффективности. Поэтому необходимо искать новые способы лечения этой болезни. Использование наночастиц — один из вариантов, — считает специалист.
Возможность лечения железодефицитной анемии с помощью нанотехнологий путем прямой доставки исходных компонентов к месту образования гемоглобина выглядит многообещающе, сказал в разговоре с «Известиями» профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета (ТПУ) Константин Бразовский. Дело в том, что во многих случаях малокровие возникает не только как следствие недостаточного содержания железа в пище, но из-за нарушения процессов формирования внутреннего депо трехвалентного железа.
— Эти биохимические процессы чрезвычайно сложны и многостадийны. Коррекция подобных состояний требует продолжительного времени и тщательного подбора схемы лечения, — пояснил профессор. — Представленная разработка при условии доказательства безопасности и эффективности созданных биогенных наночастиц ферргидрита может открыть новую страницу в лечении широкого спектра железодефицитных состояний, обусловленных нарушениями обмена железа в организме.
Кроме того, синтез наночастиц с помощью бактерий, выступающих своего рода «биологическими мини-фабриками», — один из ярких современных трендов, который укладывается в концепцию «зеленых технологий», уверена доцент кафедры микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (вуза — участника проекта повышения конкурентоспособности образования «5-100») Юлия Спивак.
— Проблема анемии остается актуальной, и разработка биодоступных форм железа с высоким процентом усвоения организмом является чрезвычайно востребованной тематикой, — рассказала Юлия Спивак. — Однако остается открытым вопрос «утилизации» и путей выведения таких наночастиц из организма.
Понять это, а также изучить, насколько частицы биосовместимы и нетоксичны, ученым СФУ еще предстоит во время доклинических и клинических испытаний препарата.
