Подошла к концу большая работа по привлечению, отбору и оценке технологий, способных претендовать на престижную международную премию в области нанотехнологий и наноматериалов 2013. Лауреаты этого года определены – это совместная заявка профессора Лангера из Массачусетского технологического института и профессора Фарокзада из Гарвадской медицинской школы. Как человек, следивший за ходом всего процесса и болевший за российские заявки, я могу выразить сожаление, что победитель оказался не из России. В шорт-листе было две российские технологии – от профессора Валиева (интенсивная пластическая деформация титановых сплавов) и от профессора Быкова (оборудование на базе атомно-силовой микроскопии). Могу предположить, что голосование и финальный выбор были непростым делом. Тем не менее, выбор сделан, и победитель представил, безусловно, весьма достойные разработки и весьма внушительные перспективы коммерческого внедрения. Об этом статья.
Убийственные наночастицы
Химический синтез новых лекарственных препаратов в 60-70х годах прошлого века подарил людям большую надежду – были созданы очень мощные антибиотики, мощные средства для уничтожения опухолей и другие препараты с сильными эффектами. Однако их внедрение в практику очень быстро показало, что радоваться рано: у сильных лекарств оказалось множество не менее сильных и опасных побочных явлений. И с тех пор началась гонка по разработке новых, более совершенных и безопасных форм «упаковки» сильнодействующих препаратов. Цель ее очень простая, как сделать, чтобы лекарство действовало только там, где оно нужно и не «портило» весь остальной организм. Были разработаны, испытаны и проданы людям сотни новых наименований лекарственных препаратов, в основе которых были одни и те же действующие вещества. Один из типовых подходов на этом пути состоял в том, чтобы упаковать ядовитое соединение в некую «оболочку», которая и будет защищать здоровые ткани и органы.
На рисунке показана эволюция таких «упаковок» (источник картинки – обзор «Targeted polymeric therapeutic nanoparticles: design, development, and clinical translation»).
Самыми первыми были так называемые липосомы – мельчайшие капельки водного раствора с действующим веществом, окруженные «жирной» мембраной. Гидрофобная оболочка липосом позволяет им легко проникать в клетки (и доставлять туда свое содержимое), но она не избирательна. Избирательность удалось обеспечить, включив в мембрану липосомы специфические лиганды, которые распознают определенные молекулы на поверхности нужных клеток и связываются с ними.
Параллельный путь состоял в том, чтобы связать молекулы действующего вещества со специальными полимерными молекулами, свернутыми в «клубок». По мере разрушения полимерного «наноклубка» лекарство высвобождается и действует. Опять-таки избирательность в такой модели появилась только тогда, когда научились работать со специфическими молекулами на поверхности клеток-мишеней и подбирать комплиментарные лиганды для них.
Весь этот путь прошел и профессор Лангер со своей командой. Его новейшая разработка (за которую он и был номинирован на премию RUSNANOPRIZE) представляет собой еще один шаг вперед. Во-первых, его наночастицы для доставки лекарств с патентованным названием Аккурины (Accurins) имеют сложную структуру с чередованием слоев гидрофильности и гидрофобности (как в липосомах). Во-вторых, собственно «контейнер» с действующим веществом – это самособирающаяся система из специально синтезированных полимеров. И, наконец, третье серьезное новшество состоит в том, что кроме специфических молекул для поверхностного распознавания «больных» клеток, наночастицы-аккурины несут на себе специальные рецепторы для «проглатывания» клеткой приклеившейся к ее поверхности наночастицы с лекарством.
Это очередное перспективное направление в клеточной биологии (именно за раскрытие его механизмов в этом году была присуждена Нобелевская премия по физиологии) – как именно происходит поступление в клетку крупных частиц и пузырьков и как потом происходит их движение и распределение внутри клетки. Профессор Лангер с командой использовали эти новые знания, чтобы сделать систему доставки лекарств с помощью наночастиц еще более эффективной. Если говорить о специфических противораковых препаратах, которые должны убивать раковую клетку, но при этом крайне токсичны и для всех остальных клеток организма, то упакованная в аккуриновую наночастицу порция яда не просто высвобождается вблизи от опухоли (что уже было бы хорошо), но попадает непосредственно внутрь именно той клетки, которая должна погибнуть.
Коммерческие перспективы
Профессор Фарокзад, сотрудничающий сразу с несколькими ведущими медицинскими исследовательскими центрами, обеспечил быструю коммерциализацию разработок группы профессора Лангера на рынке медицинских препаратов. К слову, Омид Фарокзад – ученик Роберта Лангера и долгое время сам работал в этой научной группе.
Совместными усилиями Роберта Лангера и Омида Фарокзада было создано целых три коммерческих компании, первая из которых – BIND Therapeutics – еще в 2006 году. В 2011 BIND Therapeutics получила инвестиции от РОСНАНО, в том числе для создания R&D-центра в России. На сегодня работоспособность концепции аккуринов была опробована более чем для двадцати действующих веществ. Некоторые из них свободны от патентной защиты (или скоро станут свободными). По новым видам молекул, права на которые пока принадлежат крупным транснациональным фармкомпаниям, ведется работа по налаживанию партнерских связей. В настоящее время партнерство установлено с такими корпорациями как AstraZeneca, Pfizer и Amgen с общим объемом сделок порядка 1 млрд. долларов. В 2013 компания BIND Therapeutics подала заявку для первичного размещения акций (IPO).
Новый вызов – регенерация органов
Профессор Лангер продолжает работу по поиску наиболее перспективных областей медицины, где можно использовать современные знания о новых материалах. Одна из совсем недавних его находок – специальные полимерные каркасы (scaffolds), которые обеспечивают восстановление утраченных, поврежденных или изношенных с возрастом органов. Группе Роберта Лангера удалось вживить в такой каркас нанопровода для регистрации слабых электрических токов от растущих клеток. Возможность регистрировать, а в некоторых случаях и прикладывать слабые токи – это ключевой механизм обратной связи о ходе процесса регенерации. Клетки реагируют специфической электрической активностью на системные сигналы от организма, как то факторы роста, гормоны и т.д.
Как это было и с предыдущими разработками, профессор Лангер демонстрирует предельную целеустремленность и практичность – его цель найти и убрать все препятствия, которые сегодня мешают быстрому и эффективному выращиванию новых органов в массовых промышленных масштабах. Пока что кажется, что на этом пути слишком много проблем и неясностей. Но история с аккуринами позволяет надеяться, что и в этом случае эффективное решение будет найдено. Будем держать руку на пульсе.
