Могут ли нанотехнологии замедлить развитие остеоартроза?

Могут ли нанотехнологии замедлить развитие остеоартроза?

Могут ли нанотехнологии замедлить развитие остеоартроза?

Остеоартроз, который в основном ассоциируется с пожилыми людьми, является изнурительным заболеванием.

Поражающий хрящи в суставах тела, остеоартрит поражает примерно 26 миллионов человек в Соединенных Штатах.

Иногда состояние начинается с травмы или повреждения сустава, вызванного заболеванием.

В других случаях это связано с износом, вызванным годами эксплуатации.

Во всех случаях в настоящее время остановить его развитие не представляется возможным. В настоящее время существуют только лекарства для снятия связанной с ними боли.

По мере старения и увеличения численности населения (оба фактора риска развития остеоартроза) эта проблема становится еще более острой.

Кроме того, поскольку преобладающим симптомом является боль, остеоартроз способствует обострению кризиса опиоидной зависимости. Поиск новаторских путей вмешательства в ход развития этой болезни как никогда остро стоит.

Проблема доставки наркотиков

Недавно в проекте приняли участие исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) в Кембридже. Они изучили пути использования нанотехнологий для усовершенствования экспериментальных препаратов против остеоартроза.

Они опубликовали свои результаты в журнале Translational Medicine в начале этой недели.

На протяжении многих лет ученые использовали широкий спектр химических веществ для борьбы с остеоартрозом. Некоторые из них показали себя многообещающими в моделях животных, но на сегодняшний день ни одна из них не доказала своей полезности для пациентов.

Авторы нового исследования полагают, что «все эти недостатки коренятся в недостаточном обеспечении лекарствами».

Это происходит по двум основным причинам. Во-первых, в суставах отсутствует кровоснабжение, а это значит, что специалисты должны вводить наркотики непосредственно в суставы. Во-вторых, лимфатический дренаж способствует быстрому удалению соединений, вводимых в суставы.

Чтобы преодолеть это препятствие, ученые сосредоточились на разработке способа доставки и хранения лекарств в суставе в течение длительного времени, а также более глубокого погружения в хрящи, тем самым принимая лекарства непосредственно в клетки, где это необходимо.

Основное внимание они уделяли инсулиноподобному фактору роста 1 (IGF-1), препарату, который доказал свою перспективность в некоторых клинических исследованиях. Этот фактор роста способствует росту и выживанию хондроцитов, которые являются клетками, составляющими здоровый хрящ.

Крошечные сферы

Исследователи разработали наноразмерную сферическую молекулу в качестве носителя ИФР-1. Молекула состоит из многих ветвей, называемых дендримерами, которые происходят из центрального ядра.

Каждая ветвь заканчивается положительно заряженной областью, которая притягивается к отрицательному заряду на поверхности хондроцитов.

В состав молекул также входит качающийся полимерный манипулятор, который покрывает и периодически нейтрализует положительные заряды. Исследователи прикрепили молекулы ИФР-1 к поверхности этой сферы и впрыснули соединение в суставы крыс.

Как только эти частицы попадают в тело, они связываются с хрящем, и лимфатический дренаж не может их удалить. Оттуда они начинают диффундировать в ткани.

Однако сферы не связаны между собой постоянно, так как это будет удерживать их запертыми на поверхности хряща. Гибкая полимерная рука иногда покрывает заряды, позволяя молекуле двигаться и погружаться глубже в ткань.

» Мы нашли оптимальный диапазон заряда, при котором материал может связывать ткань и развязываться для дальнейшей диффузии, а не быть настолько сильным, чтобы просто застревать на поверхности».

Ведущий автор исследования Бретт Гайгер, аспирант Массачусетского технологического института (MIT)

При введении ИФР-1 в хондроциты он индуцирует выделение протеогликанов или сырья для хрящевой ткани. ИФР-1 также стимулирует клеточный рост и снижает смертность клеток.

Расширение терапевтического окна

Исследователи впрыскивали эту гибридную молекулу в суставы крыс. Период полураспада составил 4 дня (время, необходимое для того, чтобы препарат сократился вдвое по сравнению с первоначальным объемом), что примерно в 10 раз дольше, чем при использовании только IGF-1 учеными. Важно отметить, что его терапевтический эффект длился 30 дней.

По сравнению с крысами, которые не получали препарат, те, кто видел, уменьшали повреждения суставов. Кроме того, произошло значительное уменьшение воспаления.

Конечно, хрящи крыс намного тоньше, чем у людей, их толщина составляет около 100 микрометров, в то время как толщина хряща человека ближе к 1 миллиметру.

В отдельном эксперименте ученые доказали, что эти молекулы способны проникать в организм человека до такой толщины, которая была бы актуальна для него.

Это только первый этап исследований, посвященных использованию этих молекул для доставки лекарств в хрящи. Группа планирует продолжать работу в том же направлении и изучать другие химические вещества, включая препараты, блокирующие воспалительные цитокины и нуклеиновые кислоты, включая ДНК и РНК.

Данное исследование публикуется вместе с редакционной статьей об использовании нанотехнологий в исследованиях остеоартроза. Автор, Кристофер Х. Эванс, пишет:

» Эти данные весьма обнадеживают. Здесь нет другой системы доставки лекарств, которая могла бы влиять на метаболизм хондроцитов in situ на протяжении всей толщины суставного хряща устойчивым образом».

Хотя новый метод находится в зачаточном состоянии, этот подход может в конечном счете означать, что врачи могут значительно замедлить течение остеоартрита с помощью инъекций, проводимых раз в две недели или ежемесячно.