Расшифровка лекции.
Ведущий: Коллеги, мы продолжаем наш научно-технический семинар, это у нас уже третий семинар, тема — «Нанолекарства: в каких случаях они лучше традиционных». Докладчик: Александр Петрович Каплун, доктор химических наук, профессор кафедры биотехнологии Московского института тонкой химической технологии имени Ломоносова. Пожалуйста!
Докладчик: Я сначала хотел бы определиться в границах нанотехнологии в медицине и биологии. Термин «нанотехнология», очевидно, все таки возник среди физиков и они, как правило, монополизируют за собой определение, что такое нано, а что такое не нано. У них очень все просто: все, что меньше 10 нанометров, это наночастицы именно потому, что для этих частиц (характерны) особые свойства. Эти частицы обладают особыми свойствами. Они ведут себя иногда как отдельные атомы, то есть здесь проявляются квантовые свойства. Но то, что касается биологии и медицины, здесь несколько все более размыто. Давайте посмотрим, есть ли вообще какая-то граница в этой области для биологии. Вот очень известные молекулы — иммуноглобулин G. Это антитела, они не круглые, но общая формула, динамический их размер где-то около 10 нанометров, с молекулярной массой 150 килодальтонов. Я точно могу сказать, что я не знаю, есть ли какая-то существенная разница между белками, которые имеют размеры меньше 10 нанометров, и белками больше (этого размера).
Реплика: В широком определении все-таки (говорится о размере) от 1 до 100 нанометров; не 10 нанометров, а все-таки от 1 до 100.
Докладчик: Вы физик?
Реплика: Да.
Докладчик: Я поражен! Я впервые вижу физика, который говорит, что наночастица (может быть) больше 10 нанометров. Какие же есть известные границы в биологии? Вот, например, через почки выходят молекулы менее 25 кДа, то есть менее 25000 дальтонов, это приблизительно 5 нм. В норме в капиллярах существуют поры намного меньше 40 нм — 40 это большая редкость, а вот в капиллярах, которые находятся в зоне воспаления, поры намного шире. Это вот те, как мне кажется, существенные границы. Что из этого следует? Из этого следует, что молекулы или частицы, у которых размер более 25 кДа, долго циркулируют в крови, потому что не отфильтровываются через почки.
Реплика: Извините, тут просто люди разные и не все биологи, может быть, Вы объясните, что это за единица — килодальтон?
Докладчик: Один атом водорода весит 1 дальтон. Раньше это называлось «углеродная единица» или относительная атомная масса. Итак, если они больше, то они не выходят из крови, и поэтому долго будут циркулировать. Частицы размером более 40 нм еще и не выходят из кровотока через капилляры, потому что они больше, чем размеры пор. А вот молекулы размером 100-200 нм выходят из капилляров только в зонах воспаления. Например, в раковых опухолях. Это существенные числа.
Реплика: А молекулами Вы называете и белковые (молекулы), и ферменты — это все молекулы, да?
Докладчик: Молекула — это, грубо говоря, атомы, связанные ковалентно.
Реплика: То есть белки, ферменты — это в Вашей терминологии тоже молекулы?
Докладчик: Да, макромолекулы. Бывают низкомолекулярные соединения и полимеры. Так вот, пассивное нацеливание. Это явление открыто относительно недавно, хотя, в общем-то, оно вполне очевидно. В зоне воспаления частицы размером около 100 нм совершенно спокойно выходят и концентрируются здесь, а в нормальных тканях они не могут пройти. Таким образом, если мы лекарство заключим в (такие) наночастицы, то оно будет сосредоточиваться в опухолях, и в других органах его будет мало. Поэтому токсичность этого вещества уменьшается.
Одно из самых важных принципиальных ограничений эффективности современных лекарств — это малая селективность. Предположим, у этой молодой леди или у этого мужчины зрелых лет заболела голова. Он принимает лекарство, например, таблетку аспирина. И у него головная боль проходит. Прекрасно, лекарство подействовало, все радуются. Но оказывается, что в этой голове — и в этой голове — 1 % от принятой дозы. Все остальное, 99%, распределяется по всему организму. И если лекарство не совсем безразлично для организма — например, если это не просто аспирин, хотя аспирин тоже не самый безопасный препарат, а, например, какой-нибудь препарат для лечения опухолей, — то оно оказывает во всех других местах побочный эффект. То есть мы, например, за 100 рублей покупаем лекарство, и один рубль идет на то, чтобы нас лечить, а 99 мы сами платим за страшные побочные эффекты во многих случаях.
Значит, наночастицы позволяют во многом увеличить селективность действия препарата. Почему вообще «нано»? Я немножко отвлекусь. Наша лаборатория с 1976 года занимается изучением липосом, в том числе как средств доставки лекарственных препаратов. И это было нормально, но совсем недавно мы узнали, что с этих пор занимаемся нанотехнологиями.
Реплика: Липосомы это такие жировые капельки, да?
Докладчик: Да. Это такая сфера, внутри находится вода, а оболочка из фосфолипидов, то есть из нормальных компонентов клеточной мембраны. То есть если взять клетку, из нее удалить все белки, и измельчить ее, например, с помощью гомогенизатора, у нас образуются вот эти вот везикулы, липосомы нужного размера, и мы можем их экструдировать через определенные дырки, через определенные поры. Они хороши еще тем, что состоят из природных веществ, из убиквитарных веществ, которые в нашем организме присутствуют, поэтому они малоопасны.
Итак, основным объектом воздействия современной медицины является клетка и макромолекула. Размеры известны. И понятно, что инструменты для воздействия на эти клетки, на эти объекты, должны быть соизмеримы с объектами. С легкой руки некоторых биотехнологов, «наноученых» была декларирована цель создания нанороботов-лекарей либо для доставки лекарственных субстанций, либо устройств даже для манипуляций с лекарствами, с молекулами и клетками. На самом деле это все несколько (более) прозаично. Вот это нанохудожник, здесь написано, кто - аналитик, Свидененко Юрий. Вы можете себе представить, если это наноразмеры, какие здесь все эти устройства, из чего вообще это сделано. Главный наноманипулятор, акустический сенсор, дипольные антенны, в общем — у меня слов нет.
Реплика: То есть Вы хотите сказать, что это лажа?
Докладчик: Информация, которая присутствует в Интернете по поводу нанотехнологий — думаю, что и по любому поводу — на 90 с лишним процентов, как Вы сказали, «лажа». Значит, что сейчас есть? Где мы сейчас находимся? Это доставка лекарственных и диагностических субстанций в нужное место лучше, чем в среднем. Но есть в настоящее время замечательные, уже собственно нанороботы. Вы здесь видите модель частицы вируса иммунодефицита человека, а это его схема. Здесь есть нуклеиновые кислоты, белки-рецепторы и все остальное. Для чего? Белки-рецепторы необходимы, чтобы соединиться с нужной клеткой, ведь тот же самый вирус иммунодефицита человека присоединяется только к клеткам иммунной системы, и тоже не ко всем, а только к клеткам-хелперам, и то не ко всем, к CD4 — то есть очень-очень-очень узкая специфичность. И дальше у него есть специальная система, которая позволяет проникнуть всей нуклеиновой кислоте, в данном случае РНК, внутрь клетки. То есть вообще лучшей системы доставки придумать нельзя. Я думаю, что в конце концов основные нанороботы для доставки лекарственных препаратов будут сделаны на основе…
Реплика: Вируса иммунодефицита?
Докладчик: Не обязательно. Есть такой замечательный вирус, как вирус гриппа, который тоже подходит. Что нужно сделать, чтобы эта мечта стала явью? Нужно придумать несколько приемов, которые сделают эту процедуру безопасной. То, что здесь описано, называется «генная терапия» — это доставка генов, они называются «терапевтические гены», в нужные клетки. Например, в каких-то клетках отсутствует или плохой фермент. И это происходит из-за того, что там плохой ген, неправильный ген, мутация. Если в эту же клетку ввести нормальный ген, так, чтобы он функционировал долго, болезнь будет излечиваться.
Реплика: С ДНК?
Докладчик: С ДНК, совершенно верно.
Реплика: Не в саму клетку, а собственно…
Докладчик: Нет. Заместить пока не удается. Дополнительно. В настоящее время исследуются более 1000 разных протоколов генной терапии. К сожалению, есть потери. Лет 12 тому назад умер первый пациент, которому проводили такую операцию. Использовали для этого аденовирус, вроде бы безобидный вирус, который вызывает только простуду. Но очевидно, этот человек переболел незадолго до этого этой самой простудой, у него были антитела к этому вирусу, и когда этот вирус с нужным геном ввели в печень, и он проник в нужные клетки, на поверхности этих наших человеческих клеток (его клеток, пациента) оказались белки аденовируса, и антитела, которые предварительно были выработаны за болезнь, которой он, скажем, за месяц до того переболел, — они уничтожили практически всю печень. Человек умер. Еще неприятное событие случилось несколько лет тому назад. Девочек, которых лечили от того же самого заболевания, одного из видов иммунодефицита, иммунодефицит практически вылечили, но у трех из них возник рак. Это происходит из-за того, что, как мы заметили, ген очень часто входит в ДНК человека. К сожалению, неспецифическим образом. Он может войти в любое практически место. Если он попадет в ген, который регулирует рост клеток, это может привести к печальным последствиям. Есть проблемы, но эти проблемы потихонечку решаются.
Но если говорить о нанороботах-лекарях. Программа действий любому понятна, даже если он не специалист в этой области. Нужно найти клетку-мишень, туда доставить субстанцию, затем обязательно нужно, чтобы внутрь это попало, разгрузилось, и затем очень важно, чтобы все обязательно разобралось на части, меньшие чем 25 кДа, иначе они будут вызывать токсичность. Таким образом, ключевые понятия это направленный транспорт, прохождение барьеров и контролируемое высвобождение. Вот моя студентка нарисовала наноробота с таким химическим «носом», наноробот безошибочно нашел раковую клетку. К сожалению, такого химического «носа» сейчас не существует, я не знаю, когда он появится, и поэтому используют другие принципы нацеливания. Один из них вы видели — это пассивное нацеливание. Но это пассивное нацеливание во многом уменьшается за счет того, что частицы — любые частицы, которые проникают в кровь, наночастицы, микрочастицы, бактерии, — они облепляются специальными белками, как раз для того, чтобы их пометить, пометить для макрофагов. Макрофаги — это цитирующие клетки, которые поглощают все чужеродное, они узнают эти белки и поглощают наночастицы, таким образом время жизни их мало и для того, чтобы увеличить вероятность, что эта частица дойдет до органа-мишени, нужно резко увеличить время циркуляции. Но это явление уже сейчас используется в некоторых случаях.
Реплика: Макрофаги уничтожают все чужеродное?
Докладчик: Абсолютно правильно.
Реплика: А белки — помечают? Не обязательно то, что вы делаете, любые инородные тела?
Докладчик: Совершенно верно. Это система неспецифического иммунитета. Когда это может пригодиться? Есть целая серия внутриклеточных инфекций, например, туберкулез, лепра, когда макрофаг поглощает бактерию, но бактерия приспособилась к этому, выделяет специальные вещества и не умирает, живет в макрофаге и размножается. Потом, в конце концов, когда их много становится, убивает, выходит и снова заражает. Такие заболевания, как Вы понимаете, очень тяжело лечить. Но если в наночастицу загрузить противотуберкулезный препарат, то мы сможем направленно доставить его в макрофаг и таким образом увеличить эффективность этого препарата.
Вторая ось использования этого явления — это вакцины. Макрофаг является антиген-представляющей клеткой, это клетка, которая должна первая поглотить антиген, переработать, и потом представить на своей поверхности другим клеткам иммунной системы. Без этого иммунного ответа не будет. И если мы антиген будем доставлять непосредственно в антиген-представляющую клетку, эффективность такой вакцины резко увеличивается. Сейчас (есть) довольно большое количество липосомальных вакцин. Но увеличить время циркуляции смогли таким образом: на поверхность наночастицы ковалентно пришили длинные полимерные цепи полиэтиленгликоля. Они очень быстро двигаются, и поэтому белки-опсонины не достигают поверхности, опсонизация не происходит. Это, естественно, увеличивает шансы проявиться эффекту пассивного нацеливания.
Вот здесь на этой схеме показано, насколько эффективен такой прием. Обычных липосом через сорок минут остается в крови только 10%. Если взять такую «волосатую», стерически стабилизированную стелс-липосому, невидимую для макрофагов, то через четыре часа еще 50 процентов их сохраняется. Резкое увеличение эффективности.
Есть такая очень популярная метафора этих «волосатых» липосом. Есть сказка про умелого фехтовальщика. Он так овладел шпагой, что когда выходил на улицу под дождь и вращал ею над своей головой, ни одна капля не попадала на него. Вот таким же приблизительно образом защищают липосомы.
Это чрезвычайно важный слайд. Давайте посмотрим, как растет человеческая опухоль, которую привили мышке под кожу, в разных случаях. Вот если эту мышку не лечить, то есть давать физиологический раствор, через 30 дней опухоль достигнет 2,5 см3. Если ее лечить доксорубицином в дозе 6 мг на кг живого веса, то она растет еще сильнее.
Реплика: Лечение приводит к ухудшению?
Докладчик: Совершенно верно. Можно дать большую дозу, и тогда опухоль будет расти не так сильно, но мышка умрет, потому что вещество это довольно токсично. Это явление известно. Дело все в том, что когда клетка находится в среде с токсином, она пытается выжить, и самая успешная стратегия выживания — это поделиться. При делении увеличивается почти в 2 раза объем клетки, больше чем в 2 раза площадь клетки и таким образом реальная концентрация токсина в клетке уменьшается. И клетки выживают, вот этот пример. Но если этот доксорубицин вводить в составе липосом, мы видим, что происходит небольшое увеличение объема опухоли, а к тридцатому дню все прекращается.
Реплика: В увеличенной дозе?
Докладчик: Совершенно верно. Здесь мы можем увеличить дозу, не опасаясь, что от этого яда мышка умрет.
Реплика: За счет чего? За счет того, что доставка была прямо в опухоль?
Докладчик: Вот сейчас мы увидим. Посмотрим, какая доля доксорубицина попала в опухоль, если вводили в виде раствора. 1%, как и ожидалось. Но если вводить с помощью стерически стабилизированных липосом, то там оказывается 15%, в самой опухоли. Что это значит? Во-первых, в 15 раз больше эффективность, естественно, и если здесь 99% было в других местах, в том числе и в сердце (доксорубицин кардиотоксичен, он действует на мышцы сердца), то в данном случае в других местах его оказывается намного меньше, 85% от дозы. Таким образом, можно увеличить дозу.
Реплика: Но формально если 85 сосчитать с 99, то во втором случае доза была выше, даже в сердце.
Докладчик: Тем не менее… Есть такая специальная отрасль фармакологии — фармакокинетика, где изучается в том числе и распределение вещества, лекарства (в организме). Естественно, проводили эти исследования — доза в сердце в 10 раз меньше, чем если вводить в виде раствора.
Реплика 1: Хотя 85 % находится вне опухоли?
Реплика 2: А почему? Потому что в сердце не проникают (липосомы)?
Докладчик: Липосомы, как правило, не выходят из крови, не проникают в том числе и в сердце. Они могут просто выводиться быстрее.
Реплика: Не проникают из-за того, что по размерам они больше, чем в состоянии проникнуть через ткани?
Докладчик: Совершенно верно. Через капилляры.
Реплика: Тот самый эффект, на который Вы в начале указывали.
Докладчик: Да, совершенно верно. Пассивное нацеливание. Вот это — самые известные липосомные препараты, которые сейчас можно купить. Это в основном противоопухолевые препараты: даунорубицин, доксорубицин, еще доксорубицин. Я с гордостью могу сказать, что в конструировании одного из этих препаратов участвовала и наша кафедра. Сейчас это производится в дружественной нам Украине, в городе Харькове. Два нижних препарата — это вакцины, против гепатита А и противогриппозная, причем здесь трехвалентная вакцина, то есть там есть антигены трех разных штаммов вирусов.
Реплика: То есть это уже действующие лекарства?
Докладчик: Здесь вот указаны года, когда их разрешили использовать. Еще должен был быть слайд, где показано, что не только липосомы, но и другие наночастицы, например, жировые эмульсии могут использоваться и используются в качестве лекарственных препаратов. Если липосома внутри содержит водное пространство, естественно, она в основном предназначена для того, чтобы транспортировать водорастворимые вещества. Жировая капля устроена немного по-другому — это жировая капля, а на поверхности те же самые фосфолипиды, которые стабилизируют. Для жирорастворимых лекарств лучше использовать эмульсию, — они в жирах лучше растворимы. И таких препаратов больше десятка.
Этот слайд демонстрирует, что наночастицы улучшают фармакокинетику — свойства лекарственного вещества в организме — в нужную сторону. Объем распределения понижается. То есть лекарственное вещество распределяется только в кровотоке, не по всему телу, а в кровотоке, в семь раз больше концентрация в крови. Поэтому, естественно, концентрация в крови возрастает. Скорость биотрансформации уменьшается, потому что вещество находится внутри липосомы и ферменты до него добраться не могут. Время жизни лекарства увеличивается. Естественно, понижается доза. Клиренс, то есть выведение вещества уменьшается, это тоже способствует увеличению времени действия, и наконец, уменьшается токсичность.
Вот это — реальные числа, которые иллюстрируют то, что я сказал только что. Накопление в сердце (я сказал в 10 раз, извините) — в 2,3 раза меньше при использовании липосом. Кстати, в ту же самую величину уменьшается токсичность, что и должно быть. На удивление, совпадают эти числа. Накопление в опухоли — в 8,5 раз, там мы видели — в 15 раз. Концентрация в плазме — для разных веществ, либо в три раза, иногда даже в 185 раз увеличивалась. Время выживания животных — в 10, в 2 раза, равноэффективная доза — 1/10. Если вещество вводится в липосомах, можно использовать дозу в 10 раз меньше, в 10 раз меньше токсический эффект.
Липосомы довольно часто используются для растворения нерастворимого, для солюбилизации водонерастворимых веществ. Мы бетулиновую кислоту исследовали, которая может быть препаратом для лечения меланомы, таким образом можно увеличить концентрацию в воде в 200 раз.
Наночастицами в том понимании, которого придерживается большая часть людей, не ограничиваются нанопрепараты. Многие полимеры имеют размеры, достаточные для того, чтобы их рассматривать как нанопрепараты. Иммуноглобулин, помните — у него размер 10 нм, 150 кДа. Это средний белок, бывают белки побольше.
Одним из самых важных способов получения белковых препаратов является присоединение полиэтиленгликолевых цепочек, тех же самых полиэтиленгликолевых цепочек, которые делали липосомы невидимыми («стелс-липосомы»). Дело все в том, что белки как лекарственные препараты ужасны. Их практически никто не использует. Почему? Если принимать перорально, то в желудке, где pH около трех, там живая соляная кислота, они легко гидролизуются. Там же и ниже, в кишечнике, есть протеазы, которые точно гидролизуют. Таким вообще никакого шанса всосаться не остается. Если вводить внутривенно, чуть-чуть они дольше будут жить, но в таком случае очень часто они вызывают иммунные реакции, и повторное введение может привести к очень печальным последствиям. Поэтому одна из главных задач, если мы хотим использовать белки, сделать их а) недоступными для протеаз, чтобы протеазы их не видели, чтобы они их не расщепляли, и б) увеличить, как правило — увеличить массу. Сейчас мы увидим, почему это. Вот этот вот препарат, который состоит из белка с очень длинным названием и полиэтиленгликоля, молекулярная масса 20. Это сделано неспроста, сделано таким образом, чтобы общая молекулярная масса этого конъюгата была более 25 кДа, чтобы он медленно выходил через почки. Этот препарат относительно недавно одобрен FDA.
Следующий препарат, тоже противоопухолевый, для лечения аспарагин-зависимых лейкемий. Здесь время циркуляции увеличивается в 15 раз по сравнению с неПЭГилируемым препаратом. Здесь тоже происходит пассивное нацеливание.
Реплика: А из-за чего все-таки это время настолько увеличивается?
Докладчик: Полиэтиленгликоль так быстро вращается, он окружает неким облаком этот фермент, и протеаза просто не доходит… она его не съедает, ей все попадает в рот полиэтиленгликоль, который негидролизуем. Некое такое облако.
Здесь еще один похожий препарат… целая серия, я не буду комментировать, они все аналогичны.
Реплика: А там, где надо, этот полиэтиленгликоль не мешает?
Докладчик: Это очень тонкий вопрос. Иногда не мешает. Вот здесь — не мешает. Но не всегда это бывает.
Здесь также пассивное нацеливание играет главную роль, чтобы это вещество давало положительный эффект. Вот тот самый полиэтиленгликоль, такая длинная цепочка, можете легко посчитать, какая длина этой цепочки, если ее размер 20 кДа.
Данный слайд иллюстрирует, что существует еще один вид нацеливания, а именно активное нацеливание. Это очень важный элемент для увеличения эффективности химиотерапии. В чем здесь суть?
Суть в том, что, если на поверхность наночастицы присоединить молекулы, которые комплементарны, то есть специфически узнают молекулы раковой клетки, то эта частица будет взаимодействовать в основном с такими клетками. И это, естественно, увеличивает эффективность.
Это — фрагмент из старого фильма, «Хоттабыч». Они присутствуют на футбольном матче — «Шайба», по-моему, и «Зубило». Показан удар по воротам, мяч летит в ворота, но не достигает их, летит в обратную сторону, огибает всех, кто хочет ему помешать и попадает в нужные ворота, в которые хотел Хоттабыч. Это иллюстрация этого самого принципа активного нацеливания, там, правда, нацеливал Хоттабыч, а должна нацеливать некая молекула, которая комплиментарна мишени. Эту концепцию впервые представил Пауль Эрлих в 1911 году. И здесь вот молодой человек, тоже болит у него пятка, и вот он сейчас съест лекарство, оно будет путешествовать, и нигде не задержится, попадет в цель и вылечит.
Я хотел поделиться с вами большой радостью. В конце прошлого века наконец сделали препарат, который воплощает эту самую концепцию «волшебной пули». Этот препарат является иммунотоксином, то есть конъюгатом антител к специфическому белку клеток лейкемии, и эти антитела присоединены к калишеамицину, это страшный антибиотик, страшный яд. Wyeth Pharmaceuticals этот антибиотик нашла лет 20 тому назад, выделила из каких-то грибов, это страшная тайна, они никому не продают, это один из самых страшных ядов. Но они не знали, что с ним делать. Дело все в том, что… какая его токсичность? Вот доксорубицин, о котором мы несколько раз говорили, это препарат, который используется для лечения сóлидных, то есть твердых видов рака. Для того, чтобы убить раковую клетку, в клетку должно попасть миллион молекул доксорубицина. После этого она надежно умрет. Для того, чтобы убить клетку с помощью калишеамицина, достаточно 10 молекул. С ним работают только в изолирующих противогазах.
Реплика: То есть в 100.000 раз токсичнее!
Докладчик: Я хотел обратить внимание вот на это число. Токсичность к клеткам лейкемии этого препарата в 77 тысяч раз выше, чем к нормальным, к стволовым клеткам крови. У медиков есть специальный термин — «терапевтический индекс». То есть во столько раз требуется больше вещества для того, чтобы убить нормальную клетку, по сравнению с целевой. И это достигается следующим образом.
Вот препарат Mylotarg, схема его. Это антитело, тот самый иммуноглобулин, с чего я начал, который 150 кДа и 10 нм в диаметре. Красным изображен калишеамицин. Здесь очень много необычных структур, кто химию помнит еще — чтобы в цикле были две тройные связи, да еще двойная связь? В общем, это очень странные молекулы. Это выделяется из определенного штамма грибов, которые нашли не знаю где, тут (не) главное — где их нашли, в каких-то болотах. Искусство химиков было в том, чтобы создать вот эту вот часть (спейсер) — часть, которая соединяет калишеамицин с антителом. Мы знаем об этих работах несколько больше, чем другие, потому что в создании этого препарата принимал участие наш бывший сотрудник, который уехал 15 лет тому назад, и вот он был руководителем этого проекта со стороны химии. В чем здесь сложность? В том, чтобы эта связь между калишеамицином и антителом ни в коем случае не нарушилась в кровотоке. Если это случится, человек тут же умрет. Выделится чистый калишеамицин. В виде конъюгата он малотоксичен. Но как только он проникнет внутрь клетки, одна из этих связей должна быть разрушена, и после этого клетка, естественно, уже обречена. То есть как этот препарат действует? Его вводят внутривенно, и он болтается до тех пор, пока вот этими концами, двумя концами или одним из них этот иммуноглобулин не найдет мишень, а мишень только на раковых клетках. Вот этот рецептор — CD33, и вот к нему этот самый иммуноглобулин. Это тоже целая проблема, получить такие антитела, которые с очень хорошей компактной связью. И после того, как он присоединится, происходит эндоцитоз, то есть все это поглощается клеткой, попадает в эндосомы, в лизосомы, где эта связь расщепляется, и клетке конец.
Реплика: Сигналом к этому является прицепление этого белка?
Докладчик: Это начало. Начало проникновения.
Реплика: Клетка почувствовала, что к ней прицепилось, и начинает поглощать.
Докладчик: Ну как прилипала, только прилипала в акулу не проходит.
Следующий класс нанопрепаратов — это просто антитела. Их делают гуманизированными, чтобы они были похожи на человеческие, иначе может возникнуть иммунная реакция. Таких препаратов уже около десятка, и они очень-очень эффективны. Вот самый известный — герцептин. Это антитела против рецепторов Her2-neo, которые довольно часто экспрессируются на раковых клетках. Например: у 25-30% больных раком молочной железы этот рецептор экспрессируется, то есть рак молочной железы у этих женщин будет легко поддаваться лечению. Это на самом деле очень эффективно. Что происходит? Эти антитела узнают раковые клетки, они на них садятся, и таким образом эти клетки получают «черную метку». После этого иммунная система начинает видеть эту клетку как чужеродную, и уничтожает.
Реплика: То есть раковую клетку достаточно пометить? Они, собственно, потому и развиваются, что незаметны для иммунной системы? Научились обманывать иммунную систему?
Докладчик: Ну конечно, они же родные.
По итогам 2006 года объем продаж герцептина составил 1,2 млрд. долларов. Но я обращаю ваше внимание на цену. Я даже не стал переводить фразу, чтобы не особенно пугать. 70.000 долларов за курс.
Реплика: Наживаются на болезнях людей!
Докладчик: Медицинские страховые компании Америки сейчас просят от врачей подробного обоснования использования именно таких препаратов, потому что конечно, это огромные деньги. В России, я так понимаю, где страховая медицина не на том уровне, эти препараты чрезвычайно редко используются.
Реплика: А предыдущий препарат, Mylotarg?
Докладчик: Намного, намного дешевле. Хотя там кухня химическая гораздо более сложная. Стоит он — тысячи долларов. Дело все в том, что этот уровень цен американские страховые компании проглатывают. Но 70.000 — это для них, конечно…
Реплика: И это они сами залупили такую цену? Чем обосновывают?
Докладчик: Они монополисты… Себестоимость какая — не могу сказать. Но думаю, что в десятки раз меньше.
Реплика: В Америке не существует регулирования цен на фармакологическую продукцию. Цена на продукт определяется только тем, сколько рынок может платить за него. То есть если это будет 1.000.000 долларов, и страховые компании будут платить, он будет стоить миллион долларов. Сколько рынок заплатит, такая и цена. То есть это никакого отношения к стоимости производства не имеет.
Докладчик: В Америке существует даже специальный класс препаратов, они называются препараты-сиротки, это препараты успешные, они могут использоваться, они прошли все испытания, они одобрены FDA, но их не производят. Почему? Потому что любая компания прежде, чем начать производить, считает, какая может быть прибыль. И если на рынке оказываются подобные препараты с меньшей ценой — понятно, да? Есть список, огромный список, и там телефоны и мейлы людей, с которыми надо связаться, если человек захочет это производить.
У наночастиц есть некое парадоксальное свойство — облегчение прохождения через некоторые барьеры. Мы привыкли — если существует какая-то пористая стена, то чем мельче частица, тем легче она должна проходить через эти поры. В данном случае происходит обратное, во многих случаях. Какие это могут быть барьеры? Это желудочно-кишечный тракт, это гематоэнцефалический барьер, то есть барьер, который предотвращает проникновение веществ в мозг, ну и так далее. Вот, например, этот замечательный слайд. То, что сверху находится — это просвет кишечника животного, которому дали проглотить наночастицы, и очень большое их количество оказалось вне эпителия, то есть они прошли через эту стенку. Дело все в том, что в тонком кишечнике существуют органы иммунной системы — и вы, наверное, об этом знаете, потому что какая-то реклама говорит о том, что половина иммунной системы находится в кишечнике. Не знаю, кто это считал, но там есть клетки иммунной системы, которые находятся на переднем крае, они поглощают все чужеродное для того, чтобы тут же выработать иммунный ответ, и в данном случае они должны секретировать иммуноглобулины А, которые будут встречать это чужеродное на переднем плане. Если наночастицы сделать такими, что они этими клетками иммунной системы не будут перерабатываться, то они поглотятся, и потом выйдут и в конце концов попадут через (лимфосистему) в кровоток. И таким образом можно в эти наночастицы включить белки, которые, как мы уже говорили, сами по себе проглочены быть могут, но это неэффективно.
Реплика: Что происходит? Наночастицы размера больше, чем они могут проникнуть через поры, но их тут захватывают и проводят, уже для того, чтобы уничтожить? То есть их проводят в тюрьму, а они так вооружены, что они там всех перестреляют?
Докладчик: Происходит эндоцитоз. Захват, (впячивание)… Но я хотел обратить ваше внимание — ведь таким же образом могут проникнуть и не очень полезные вещества? Вы наверное, знаете, а женщины в особенности, что существуют специальные косметические средства — солнцезащитные. И одним из главных компонентов этих солнцезащитных средств являются наночастицы оксида титана. Они белые-белые и они отражают этот вот свет. Они на самом деле наночастицы, у них размеры очень маленькие. Если случится так, что эта женщина лизнет свою ручку, или кто-то, может, ее поцелует, и это попадет в кишечник, эти наночастицы наверняка окажутся в конце концов в кишечнике и в нашем теле. Вопрос: что будет с частицами оксида титана? Это вещество чрезвычайно стабильное. Где оно отложится? И какие будут последствия? Непонятно. И так будет с любыми микро- и наночастицами, которые попадут в кишечник.
А это результаты наших исследований. Мы некоторое время тому назад сделали липосомный препарат для лечения болезни Паркинсона. Здесь показано, какой уровень дофамина у здоровых животных — в стриатуме, где это и должно быть. Если мышку довести до паркинсонизма, — есть такие способы, — то понижается уровень в 8 раз. Если дофамин давать в виде раствора, это эффекта почти никакого не дает. Но если вводить в виде липосом, мы видим, что уровень дофамина снова восстанавливается до нормального.
Это явление, когда мы его обнаружили, — а обнаружили несколько раньше, чем было опубликовано, — нас поставило в тупик. На самом деле непонятно, как через гематоэнцефалический барьер могут проходить эти частицы. Мы думали, что там существуют какие-то рецепторы, но какие?...
Здесь изображен как раз этот самый гематоэнцефалический барьер. Это кровь (она такого странного цвета), это клетки эндотелия, которые выстилают капилляр. Здесь не изображены мышцы, еще одна мембрана… В отличие от всех других капилляров, здесь нет никаких пор вообще. И вещество проникнуть в ткани мозга может проникнуть только следующим образом: пройти одну мембрану, потом весь цитозоль этой клетки, и следующую мембрану. Все питательные вещества — глюкоза, аминокислоты и т.п. — имеют рецепторы, которые здесь захватывают их, и протаскивают, как здесь нарисовано. В том числе такие рецепторы есть и для переносчиков жиров. Жиры, как вы знаете, в воде не растворимы, холестерин в воде не растворим, но они, эти вещества, нужны в любых клетках, поэтому существует специальная транспортная система, которая их перетаскивает — это называется липопротеины низкой плотности или высокой плотности. Липопротениы низкой плотности в основном перетаскивают жиры и холестерин. Кто этим вопросом интересовался, наверное, слышал — есть «плохие» липопротеины, «хорошие» липопротеины, «плохой» холестерин, «хороший» холестерин. Вот холестерин липопротеинов низкой плотности — это плохой, он как раз и способствует образованию бляшек. Для того, чтобы липопротеин проник внутрь мозга, — а это большая частица, размером как раз около 50 нм, обычная наночастица — она может проникнуть только одним способом, если она присоединится к специфическому рецептору, затем произойдет эндоцитоз, захват, дальше она транспортируется к противоположной стороне клетки и выходит оттуда. Этот путь — это нормальный путь липопротеиновых клеток.
Скорее всего, наши липосомы — это, кстати, характерно не только для липосом, которые мы исследовали, потом это было повторено и на других наночастицах совершенно другой природы… В крови липопротеины находятся и отдельно эти белки, которые являются молекулярным адресом. И очень вероятно, что на липосомах могут налипать такие белки. И таким образом их делать похожими на липопротеины, то есть некий такой троянский конь. Или, что не исключено, может и весь липопротеин каким-то образом присоединяться, налипать на липосомы.
Относительно недавно, в прошлом году была сделана специальная работа, проведено исследование, когда к липосоме специально ковалентно пришивали аполипопротеин Е и показали, что такие липосомы прекрасно проникают сквозь барьер в мозг.
Выгрузка содержимого — чрезвычайно важный этап действия наноробота как средства доставки лекарственного препарата. Представьте себе тот самый «Майлотарг», конъюгат моноклональных антител и калишеамицина. Мы уже говорили, что была бы трагедия, если бы связь между этими двумя частями распалась бы в крови. Человек бы просто умер. Но представьте себе, что мы сделали такую связь, которая вообще никогда не распадается. Это все попадет в клетку — и никакого эффекта не будет. А идеальным случаем было бы, если бы высвобождение из этих контейнеров происходило бы только в нужном месте. То есть происходило бы контролируемое высвобождение.
Например, контролируемое средой, то есть при определенном pH, либо при определенной температуре, либо в присутствии определенных ферментов. Тогда мы могли бы в еще большей степени увеличить эффективность препарата. Препарат может достигать многих областей, но будет высвобождаться только в нужном месте.
Вот пример. Это исследование одного из протоколов генной терапии. Обычно используют такую смесь для доставки гена. А в цитируемой работе использовали немного другие препараты, которые имели гидролизуемые связи. В кислой среде вот эти две связи гидролизуются очень быстро. Почему в кислой среде? Дело все в том, что захват, как мы видели, происходит эндоцитозом, и клетка попадает в эндосому, липосома или наночастица, а в эндосоме кислый pH, там pH не меньше 7. Значит, если мы создадим систему, которая бы высвобождалась в кислой среде, — мы достигли своей цели. Что, собственно, и произошло. Что здесь? Почему здесь такая маленькая эффективность? Потому что эта частица с нуклеиновой кислотой попадает в эндосому, потом достигает лизосомы, где огромное количество лизирующих ферментов, и большая часть ДНК лизировалась, и эффект вот такой маленький. А в данном случае ДНК избегает лизосомы, она выходит раньше, до того, как достигнет лизосомы. Попадает в ядро и производит эффект.
Это картинки, изображающие другой принцип высвобождения — термочувствительное высвобождение. Здесь долго рассказывать, многие протоколы использовались, с липосомами и без липосом. В качестве лекарственного препарата доксорубицин использовался, при разных температурах, при 34 и 42. И мы видим, что здесь растет объем очень быстро, иногда чуть медленней, иногда намного медленней, но все равно все опухоли — объем опухоли у всех растет. Например, здесь через 30 дней у самой успешной мыши он увеличился в пять раз, этот объем. И только в одном случае, когда использовались термочувствительные липосомы, и нагревали до 42 градусов, мы видим, что у большинства мышей опухоль редуцировалась.
42 градуса — это опасная для мыши температура, но тут использовалось местное нагревание. Мышь не всю погружают в ванну, а с помощью специальных устройств (нагревают опухоль).
Если останутся вещества, структуры размером больше 25 кДа, это приведет к токсичности.
Вот таким образом можно представить себе такую схему. Это наночастицы размером меньше 200 нм, загруженные лекарственными веществами, где есть все элементы, о которых я говорил. Вот она как действует: сначала она находит клетки с помощью активного транспорта, затем ненужный полиэтиленгликоль должен быть удален, чтобы она могла поближе взаимодействовать с клеткой, дальше вступает еще один элемент, который протаскивает ее через мембрану клетки, внутрь, через эндоцитоз, и наконец, можно присоединить специальные белки, которые способствуют проникновению вещества внутрь ядра, так называемый ядерный сигнал. Вот они прикрепляются к элементам скелета, к трубочкам и по монорельсовым дорогам идут к ядру.
Здесь перечислены препараты, которые мы исследовали. Некоторые исследования закончены, и три препарата производятся, остальные на разных степенях исследования.
И теперь еще один конкретный препарат, липосомный баларпан, который используется для заживления повреждений роговицы. Одна из самых популярных операций — это лечение близорукости. Для этого расфокусированным лучом лазера испаряют часть роговицы. И самое неприятное — это восстановление роговицы. Очень сильный болевой синдром. Для того, чтобы это происходило быстрей, используют баларпан, специальный полимер. Здесь изображено, как заживает эта ранка. Она здесь зеленая, потому что капнули флуоресцеин, и там, где нет эпителия, окрашивается зеленым. И вот здесь представлены мышки, которых лечили только физиологическим раствором, вот раствор баларпана, а это баларпан в липосомах. Мы видим — через день — насколько эффективней липосома работает. Это то же самое, но в более наглядном виде. Вот так вот заживала ранка, если не лечить, так — когда использовали просто баларпан, и мы видим, если использовали баларпан в липосомах, на второй день практически ранка зажила.
Откуда такой эффект? Мы попытались это объяснить. Для этого мы липосомы нагрузили коллоидным серебром и капнули на поврежденную роговицу. Через два часа после этого приготовили препарат для электронной микрофотографии. Что мы здесь видим? Дело все в том, что роговица устроена следующим образом. Она состоит из слоев коллагена, длинные цепи, параллельные друг другу, один слой, через некоторый промежуток другой слой, который перпендикулярно, потом еще один слой… И вот мы видим, что липосомы оказались между двумя слоями. В нижней части (кадра) коллагеновые цепочки идут вдоль экрана, а выше — поперек. И липосомы оказываются внутри. Что это значит? Почему это важно? Липосомы там остаются, и таким образом высвобождение лекарственного препарата происходит долго. Через два часа они еще есть.
Каждый из нас капал в глаз какие-нибудь лекарства. Капли в глазик, раз-два-три моргнул, и все. Все слезой смылось. Здесь это действие может продолжаться несколько часов. А может быть, и суток.
Здесь еще раз показано, как липосомы проникают в разрез роговицы.
Это можно пролистнуть. Если вводить липосомы в глазное яблоко, они поглощаются задним отверстием глаза.
Если использовать наночастицы для доставки каких-то веществ, необходимых для диагностики, то мы получим препараты не для лечения, а для диагностики. Здесь ключевым игроком являются квантовые точки. Вы знаете, что это частицы меньше раз в десять точно, по физике меньше 10 нм, и вот здесь даже можно посчитать отдельные атомы — одно из удивительных изображений. Она ведет (себя), эта квантовая точка, подобно отдельному атому, она прекрасно флуоресцирует, причем свет флуоресценции зависит еще и от размера, чем она меньше, тем в более красной области флуоресцирует. Здесь показано, что на поверхности мобилизуют специальные полимерные молекулы, с помощью которых можно присоединить молекулярный адрес. Таким образом, мы можем найти интересующие нас вещества в теле. Вот, например, здесь.
Реплика: То есть там рецепторы фактически стоят, чтобы они светились там, где плохие какие-нибудь…
Докладчик: Совершенно верно. Вот раковые клетки, а это — нормальные клетки. И к тем, и к другим добавили мышиные антитела против Her2-neo — тот самый рецептор, который характерен для рака грудной железы — и мы видим, что эти клетки прекрасно флуоресцируют (их поверхность) зеленым, потому что здесь есть эти рецепторы, а в данном случае нет. Зачем это надо? Не дай Бог, какая-то женщина имеет такое заболевание. И ей говорят: «Давайте используем герцептин». Она говорит: «Ну ладно, 70.000 уж как-нибудь найду». А вдруг оказывается, что у нее эти клетки не имеют такого рецептора. Если вы помните, там только 30% всех видов рака имеют такие рецепторы. То есть прежде чем платить 70.000, надо выяснить, будет эффект или нет. Если такой тест можно провести, (то можно) сказать: «да, Вам это поможет», или «нет, и Вы останетесь богаче на 70.000».
Таким образом можно увидеть любые фрагменты клетки. Здесь, например, активные микрофиламенты, здесь микротрубочки, а можно сразу несколько объектов — здесь и ядра, и поверхности антигенов. Причем что хорошо для этих квантовых точек, можно возбуждать при одной длине волны все квантовые точки. Это такое вот уникальное у них свойство. Они поглощают очень широкую область. Поглощают в очень широкой области, а флуоресцируют тонко, очень узкие сигналы. И здесь показано, что этот момент может быть использован для обнаружения опухоли in vivo. То есть это живая мышь.
Реплика: То есть это может быть для ранней диагностики?
Докладчик: Да, для диагностики. Нет, ну какая уж ранняя. Тут такая уже опухоль, что…
По поводу токсичности я вообще сказать многое не могу. Дело все в том, что те процедуры определения токсичности, которые приняты в России и США, в других странах, они хороши, и есть очень-очень маленькая вероятность, что что-нибудь опасное через них пройдет. Хотя, конечно, требуется специально обращать внимание в том случае, если используются наночастицы.
Недавно, 2 года тому назад, в 2006 году состоялся семинар, где обсуждалась эта тема. Там было сформулировано несколько вопросов, ответы на которые должны были быть получены в настоящее время. Это, конечно, не Асиломарская конференция, но близко к этому. Я уверен, что в скором времени будут специальные правила, дополненные, специальные тесты для наночастиц. Хотя, еще раз повторяю, в большинстве случаев, в подавляющем большинстве, те исследования, которые проводятся по токсикологии, для наночастиц достаточны. Ведь эти тесты разрабатывались безотносительно к тому, какие вещества будут использоваться. И там определяется эффект: жива мышка — не жива, весела — грустна. Показатели крови, обычные показатели биохимии. Другое дело, что в данном случае могут быть очень отдаленные последствия. Но эти отдаленные последствия могут быть и для любого лекарственного препарата. Например, известно, что болезнь Альцгеймера во многом может прогрессировать, если увеличивается концентрация ионов некоторых металлов. Сейчас пытаются наночастицы, — металлические, серебро, железо, — использовать, значит, опасность существует. С другой стороны, это наночастицы или это другой лекарственный препарат — 20 лет исследовать никто не будет, к сожалению.
Здесь такая галерея наночастиц. Вот эти наночастицы мы получили сравнительно недавно, они из себя представляют — мы их назвали «полунанотрубки». Представьте себе макаронины, которые разрезали вдоль. Вот из некоторых составов липидов получаются такие структуры. Они вроде бы ни к чему не годны, но оказалось, что если, например, сюда добавить раствор лекарственного вещества и нагреть, то они в конце концов замыкаются, образуют липосомы, и лекарственные вещества оказываются внутри. То есть такой вот про-липосом. Один и тот же состав в разных условиях может давать вот такие кругленькие рыбьи яйца и такие нанопалки. Размер — это приблизительно около 200 нм, а здесь диаметр около 20. И вообще почти все, что угодно. Вот нанодоски, из которых нано-тыква может себе построить домик, это спиральные структуры, это вообще веточка с почками.
Реплика: Это все из липидов? Из жиров?
Докладчик: Это из веществ, которые извлекаем мы из коры березы. Это бетулин, бетулиновая кислота и тому подобное.
Вот у меня еще слайды… Эта работа просто выдающаяся. В 2004 году сконструирован шагающий робот. Он может делать 2 шага вперед, 2 шага назад. Эти шаги индуцируются добавлением — эти палки, это олигонуклеотиды, коротенькие нуклеиновые кислоты. К сожалению, у него нет направления. Он может ходить в любую сторону, случайным образом. В этом отношении, конечно, это очень несовершенно. Тем не менее, это существует.
Вот другой пример. Это частица, очень маленькая, вращается в электрическом поле. То, что сбоку — это многослойные нанотрубки, углеродные, как тут написано. Это не кино. Это была сделана серия сканирующих фотографий, потом их соединили и получили такое движение.
Я еще раз повторяю, что самые большие перспективы для конструирования нанороботов — это, конечно, использование того, что уже существует. То есть в данном случае биотехнология выходит на первый план. Существуют прекрасные системы доставки ДНК. Вот здесь бактериофаг лямбда. Вот его структура.
Реплика: Это природное?
Докладчик: Да! Там замечательная конструкция. Здесь нуклеиновая кислота, а здесь что-то наподобие мышцы. С помощью этой базальной пластинки он прикрепляется к клетке, потом закрепляется этими самыми усиками и затем происходит сокращение этого чехольчика, а там внутри шприц такой, он продырявливает, дырявит клетку и впрыскивает нуклеиновую кислоту. Это происходит на Escherichia coli. Вот здесь есть эта линейка — 100 нм.
Реплика: То есть это он ее так пытается убить?
Докладчик: Не-ет! Попасть туда и использовать биосинтетический аппарат этой клетки для того, чтобы сделать новых… Там их получается 300-400, после этого он ее убивает.
Еще одна машина. Что она делает? Она синтезирует нуклеиновую кислоту на матрице другой кислоты. Здесь есть ферменты, которые катализируют присоединение нуклеотидов, и здесь есть и система, которая это все двигает. Причем в данном случае двигается в определенном направлении. Ну, я думаю, что этим можно закончить. Благодарю за внимание!
Вопросы и обсуждение
Реплика: Вот Дрекслер, эти машинки (нанороботы)… Этот путь Вам кажется тупиковым? (Вы согласны с тем,) что надо постараться использовать реально живущие машины, которые умеют двигаться, умеют извлекать энергию из среды, если мы говорим о крови? То есть все эти картинки — ну, вы показали картинку, может, безумную, но вот например картинки в научных работах — подобные картинки рисуются, не такие сложные. Вы считаете, что это тупиковый путь?
Докладчик: Нет, я так не считаю. Китайцы говорят: «Пусть расцветают 100 цветов, пусть соперничают 100 школ». Если на это деньги выделяют…
Реплика: Если б вы деньги выделяли, вы б на что выделяли? Условно говоря, если деньги выделять одновременно и одинаково всем, то ничего не будет сделано…
Докладчик: Есть цели, путь до которых виден, ясен. И на это естественно нужно давать деньги. Ведь на самом деле мы не знаем сегодня того, что будем знать завтра. Было бы не перспективно отвергать перспективу. Другое дело, что трудно, может быть, даже невозможно сказать, насколько вероятен будет положительный результат. Но, в общем-то, все здесь занимаются наукой, понимая, что научное исследование — это вероятностный процесс. Если обратиться к лекарственным препаратам — одно из тысячи веществ, которые дошли до биологических испытаний, стало лекарственным препаратом. И может быть один из десятка после этого стал производиться. Остальные пошли в «сиротки». Если бы все было так определенно, человек уже имел бы лекарства против любой болезни.
Большинство лекарственных препаратов были открыты вообще случайно. Например, антабус, — знаете такой препарат? Препарат устрашения. Два бельгийских химика синтезировали препарат для лечения гельминтоза, против глистов. И они считали, что все уже хорошо получилось, и по каким-то причинам они решили попробовать это на себе. Лизнули. Ничего не случилось. Вечером они пошли на party. И после этого чуть не умерли. Это тот самый препарат, который зашивают в «торпеду» для того, чтобы человек не пил. Это препарат устрашения.
Как долгое время лечили алкоголиков? Давали ему препарат, потом ставили стакан водки — «пей!» Он выпивал и чуть не умирал. «О! Так будет всегда, когда ты будешь пить». Потом проводили гипноз, а люди, которые хотели, им это зашивали, капсулы, «торпеды», и в крови всегда это вещество находилось. Если на самом деле человек выпивал, он мог погибнуть. Я к чему этот пример привожу? Большинство лекарственных препаратов именно так и открыли.
Вопросы есть?
Реплика: Вот, допустим, лекарственные вещества, которые уже известны, которые прошли до-клинику и клинику в России, и вот вы на их основе делаете липосомальные формуляции разные. Нужно ли опять делать до-клинику и клинику таких препаратов? Или есть там какие-то ускоренные процедуры?
Докладчик: Клинику абсолютно точно делать нужно. И до-клинику тоже. Тем более после того, как словосочетание «токсичность наночастиц» стало популярным. Сейчас Онищенко, по-моему, специальную программу принял. Но это правильно.
Реплика: Вот у Вас много интересных проектов… Планируете ли проводить какие-то совместные проекты с «Роснано»?
Докладчик: С удовольствием.
Реплика: Вот у Вас там есть компания, правда, харьковская, «Биолек». Но ведь препараты, наверное, востребованы и в России?
Докладчик: С нами связалась фирма «Отечественные препараты». Мы им предоставили практически все документы, чтобы оценить, будет ли это иметь коммерческий успех или нет. Они молчат.
Реплика 1: Я совсем случайно позавчера услышал доклад других людей, из им. Ломоносова, но правда МГУ, это Гудилин и Третьяков, они выступали на конференции МИФИ. Такое странное совпадение, что по сути основной пафос их доклада — хотя они не касались биологии, касались физики, производства материалов — состоял именно в том, что только самосборка, только самоорганизация решат проблемы нанотехнологии. (?…) предполагаемая «серая слизь», трудясь я не знаю сколько миллиардов лет выработали две унции этого вещества, себе подобного. С точки зрения физиков, это тоже нереализуемый проект. Презентация доступна, кому интересно, есть. Они как бы тоже говорят, что нельзя, собирая по атому, собрать что-то серьезное.
Реплика 2: Но в природе так и происходит?
Реплика 1: Да, но происходит массово! Размножается! Там как бы распараллеливание идет.
Реплика 2: Но из чего-то, из отдельных атомов и молекул.
Докладчик: Вы знаете, правильный термин прозвучал: «самосборка».
Реплика 1: И второй момент — энергия. Где брать энергию для этой самосборки. Это тоже очень большая проблема.
Реплика 2: Солнечную.
Докладчик: На самом деле самосборка — замечательная вещь. Вот те же самые везикулы, как они получаются? Берут вещество, называется фосфолипиды. У них полярная головка и два хвоста. Они в воде нерастворимы, но если их поболтать, образуется дисперсия. Образуются липосомы! Самосборка, потому что слипаются эти самые гидрофобные хвосты. Если взять немножко другие липиды, то получаются не липосомы, а трубки. Форма молекулы может задать форму строения агрегата. Собственно, сейчас возникла целая наука — супрамолекулярная химия. Великий Жан-Мари Лен. Слышали про такого? Это как раз то, что может привести к успеху.
Реплика: Первый вопрос. Занимаетесь ли вы практическими разработками в области квантовых точек, и какой прогресс с точки зрения практики. Второй вопрос. Кто из крупных зарубежных компаний занимается сейчас нанолекарствами и какое у них вообще видение — они верят в это или нет?
Докладчик: По поводу квантовых точек. На той неделе мы встречались с профессором Губиным, который умеет делать квантовые точки. Мы начали новый проект, нашли человека и в этом направлении будем двигаться.
Сейчас огромное количество этих фирм (которые занимаются наночастицами). Недавно мне сообщили, что существует фирма, которая делает какие-то специальные наночастицы, которые гидрофобизируют и структурируют воду. Какие-то огромные у них продажи. Nano-Water есть фирма.
Реплика: А что значит структурируют воду? Похоже на жуликов… «Структура воды», «память воды», такое жульническое направление…
Докладчик: Я в прошлом году прочитал статью, где исследовали кластеры воды. Реальным методом. Они живут миллисекунды.
Реплика: А скажите, пожалуйста о перспективности этого направления. Насколько вот это направление все, о котором вы рассказывали, какое у него будущее, на ваш взгляд? Это будет сильно расширяться, это как-то сильно изменит вот эту доставку, или это все-таки такое пока начинающееся направление?
Докладчик: Я думаю, что очень большие перспективы. Я еще раз хотел бы напомнить Вам это самое число: 77 тысяч, терапевтический индекс. До этого был самый лучший терапевтический индекс, по-моему, у азидотимидина. У него было то ли 15, то ли 20 тысяч. Вы знаете, да, есть азидотимидин, с помощью которого поддерживают жизнь ВИЧ-инфицированных. Это уникальный случай был. А теперь вот еще появился. И это сделано… Если азидотимидин в общем-то случайно нашли, с помощью скрининга нескольких препаратов, и он самый лучший результат показал, то это сделано направленно. Была разумная цель и прекрасное ее исполнение. И этим путем можно сделать очень-очень много, потому что существует еще несколько типов раковых опухолей, которые имеют специфические рецепторы. Эти рецепторы есть и на других клетках, но на раковых их намного больше. И таким образом можно увеличить эту самую селективность.
Я смотрю, как изменяется мир в этой области (в медицине). Совсем недавно рак прямой кишки был абсолютно неизлечим. 100% смертность. Сейчас это один из хорошо излечиваемых (видов рака). Мысль такая: нельзя ждать какого-то прорыва. Революции не будет. Только кропотливый труд многих групп.
На самом деле я знаю, как это все сделать (прорыв). Я знаю, как мир избавить не от болезней, а от врачей. У вас есть какие-нибудь знакомые, которые могут представить меня на Нобелевскую премию? Очень просто! У человека заболела голова, он приходит в аптеку и говорит: дайте мне лекарство. Его фармацевт не спрашивает, какое лекарство, потому что лекарство всего лишь одно: панацея. Как его сделать? Очень просто. Взять и смешать все лекарственные субстанции. И тогда какая бы болезнь не была, найдется та субстанция, которая его вылечит. Если он до этого он не умрет от побочных эффектов всех остальных других лекарств. Если бы не было побочных эффектов, так это же можно было бы сделать.
Эта идея мне пришла в голову до того, как я узнал, что существует почти то же самое. Пять лет тому назад моя аспирантка поехала на какой-то непонятный мне симпозиум — деньги были в институте, она туда поехала. Этот симпозиум был посвящен IVIG — внутривенные иммуноглобулины и тому подобное. Идея какого-то швейцарского очень большого ученого была такая: каждый человек чем-нибудь болеет. И у каждого человека в крови остается след от этой болезни, антитела — антитела против гепатита у одних, у других против гриппа, у третьих еще, причем если против гриппа, то практически против каждого штамма. И он посчитал, что если взять сыворотку крови у 10.000 людей, то там найдутся антитела против всего! И вы будете смеяться, но эта идея — коммерческая. Это продается! У них есть деньги, чтобы созывать симпозиумы международные! Это был пятый симпозиум. Я у своей аспирантки спрашиваю — там были какие-то реальные результаты? Она их не видела. Но — обсуждали механизм.
На самом деле я убедился, что очень трудно, я думаю, что невозможно придумать никакой (новой идеи), если начинаешь копаться, то оказывается, что и перед тобой было, и дальше-дальше-дальше, и все доходит до Платона, до Аристотеля. Не все? Просто нет письменных источников…
Реплика: Знаете, как Эдисон говорил: идею придумать — куча людей ходят с хорошими идеями. А вы доведите ее до продукта, который продается. Это он говорил, когда ему говорили, что он у Ладыгина стырил идею лампочки. Он говорил да, мне там сказали, но у Ладыгина лампочка горела один час и перегорала, а вот видите, вся Америка — в моих лампочках.
Докладчик: Я считаю, что изобретатели, которые могут еще и довести свою идею до производства — это великие люди. Может, самые великие.
Ведущий: Огромное спасибо! Очень интересный доклад, спасибо!
