Нано попробовать: лечить рак легких помогут аэрозоли
Российские ученые разработали инновационный способ лечения рака легких. Они предложили доставлять действующее вещество к пораженной области в виде аэрозоля из частиц, размер которых не превышает 100 нанометров. Эксперименты на лабораторных животных подтвердили перспективность методики. Эксперты считают, что разработать и тиражировать оборудование для практической реализации метода — не сложная задача для отечественной промышленности. В перспективе такие приборы можно будет установить в каждой специализированной больнице.
На порядок меньше
Коллектив ученых из нескольких ведущих российских научно-исследовательских организаций опубликовал результаты работ по изучению методики лечения рака легких путем введения действующего вещества в виде аэрозоля с частицами размером около 100 нанометров. При такой терапии за счет адресного воздействия потребуются гораздо более низкие дозы препарата. Это снизит негативные побочные эффекты на организм пациентов и улучшит качество их жизни.
Научный коллектив представлен специалистами подведомственного Министерству образования и науки Института теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук (город Пущино), Национального медицинского исследовательского центра онкологии им. Н.Н. Блохина, Сколковского института науки и технологий и еще ряда российских научно-исследовательских учреждений. Работа ученых опубликована в майском номере одного из ведущих международных медицинских журналов.
— Аэрозольная форма для доставки лекарства применяется очень широко. Например, ингаляторы в аптеке. Но в них размер частиц составляет несколько микрон, а у нас на порядок меньше, — объяснил «Известиям» один из разработчиков методики, старший научный сотрудник Лаборатории тераностики и ядерной медицины ИТЭБ РАН Игорь Канев.
Облако частиц
Для своей работы ученые использовали научное оборудование, разработанное в институте в Пущино.
— Раствор лекарства помещают в капилляр, к которому подают высокое напряжение. Под действием электрического поля вылетают капли жидкости, которые, высыхая и отталкиваясь друг от друга, становятся всё меньше. В итоге получается наноаэрозоль, — рассказал принцип действия генератора аэрозоля Игорь Канев.
В настоящий момент существует несколько прототипов установки для проведения испытаний на лабораторных животных. Использовать оборудование сможет человек без специального технического образования.
— Исследования показали, что частицы такого размера при вдыхании достигают глубоких отделов легких и оседают в альвеолах (часть дыхательной системы, которая отвечает за поступление молекул кислорода в кровоток. — «Известия»). А оттуда попадают в кровь. При этом частицы аэрозоля обладают слабым электрическим зарядом, что в два раза повышает скорость их оседания в легких по сравнению с нейтральными частицами, — пояснил Игорь Канев.
Специалист отметил, что ученые в Пущино запатентовали способ, с помощью которого можно регулировать заряд частиц. Это позволит выбирать оптимальный режим доставки лекарственного средства к пациенту.
В финальном виде система будет представлять из себя специальную маску для нижней части лица, к которой по трубочкам будут подавать аэрозоль, нагнетаемый портативным прибором. Также возможны и другие технические решения, считает ученый.
Без побочных эффектов
В качестве действующего вещества исследователи применяли блеомицин, который в клинической практике часто используется как противоопухолевое средство. При этом препарат имеет сильные побочные эффекты.
— Блеомициновая терапия может спровоцировать фиброз легких. При этом заболевании внутренняя поверхность легких покрывается рубцами, что вызывает одышку, кашель и затрудненное дыхание, — пояснил Игорь Канев.
По словам специалиста, при использовании наноаэрозольной формы достаточно в 100 раз меньшей концентрации лекарства в крови по сравнению с внутрибрюшинным введением. При этом достигается сравнимый терапевтический эффект. Это позволяет значительно уменьшить дозировку лекарства, что снижает риск негативных последствий.
— Длительное вдыхание наночастиц подавляет рост привитых опухолей и метастазов. Анализ тканей легких и внутренних органов животных, получавших аэрозольное лечение, показал отсутствие признаков фиброза, характерных для традиционного способа введения и дозировки препарата, — отметил Игорь Канев.
При изучении действия аэрозоля на лабораторных мышах с привитыми опухолями, добавил специалист, наблюдалось снижение роста опухолей на 82% и на 26% увеличилась продолжительность жизни животных по сравнению с контрольной группой, не получавшей лечение.
Необходимые компетенции
Ученые отмечают, что для достижения значимых результатов при лечении рака легких с помощью наноаэрозоля пациентам нужно проводить длительные ингаляционные процедуры.
— Во время экспериментов с животными было отмечено, что при вдыхании аэрозоля уровень блеомицина в крови достигал равновесного значения и оставался постоянным в течение всего сеанса терапии (пять часов ежедневно), в то время как при внутрибрюшинном введении наблюдался единичный пик высокой концентрации, который довольно быстро снижался со временем, — поведал Игорь Канев.
В целом результаты экспериментов показали, что аэрозольная доставка препаратов путем длительного вдыхания наночастиц — это перспективный способ терапии онкологических заболеваний легких.
— Зачастую ингаляция — это единственно возможный способ введения лекарства. Например, в случае с веществами, которые в принципе трудно усвоить через желудочно-кишечный тракт, — отметил заместитель директора по научной работе Института химической кинетики и горения имени В.В. Воеводского Сибирского отделения Российской академии наук Сергей Валиулин.
Эксперт добавил, что наноаэрозольная форма подходит для широкого круга лекарственных средств. Например, антибиотиков, противовирусных, противовоспалительных и понижающих артериальное давление препаратов.
При этом тиражировать оборудование для изготовления наноаэрозоля в больницах и стационарах не сложно. У отечественной промышленности есть все необходимые компетенции.
— Идея введения лекарственных препаратов через дыхательную систему человека не нова. Поэтому наноаэрозольный способ доставки противоопухолевых препаратов для лечения рака легкого — логичный путь усовершенствования уже известных методов, — объяснил заведующий кафедры пульмонологии Факультета дополнительного образования Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И. Пирогова Андрей Белевский.
По мнению специалиста, легкие — это орган, который имеет разветвленную систему сосудов, что делает его привлекательным для использования в виде входных ворот для различных активных веществ.
В дальнейшем российские ученые планируют расширить спектр применений наноаэрозолей в биотехнологии и медицине. Их работа поддержана мегагрантом Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамах нацпроекта «Наука и университеты». Эта программа реализуется для поддержки научных исследований в российских вузах и научно-исследовательских институтов под руководством ведущих мировых ученых.
