Образец феррита марганца. Источник фото: пресс-служба ТПУ
Специалисты Томского политехнического университета совместно с российскими коллегами разработали подход к увеличению эффективности доставки наночастиц-перевозчиков лекарственных препаратов в опухоль мозга (глиобластома) за счет стимуляции обонятельной системы. Технология показала свою эффективность в ходе доклинических испытаний.
Исследование поддержано грантом РНФ (проект № 24-43-00171). Результаты работы опубликованы в журнале ACS Applied Nano Materials (Q1, IF: 5.3).
Способность наноразмерных объектов проникать из носа человека и животных в мозг известна давно. Таким путем в центральную нервную систему проникают различные вирусы и токсические агенты, содержащиеся во вдыхаемом воздухе. Но через нос могут проникать не только вещества, представляющие опасность для здоровья, но и лекарственные препараты. С каждым годом список терапевтических средств, направленных на лечение заболеваний мозга, использование которых предполагает их введение через нос, растет. Это связано с тем, что такой путь введения препарата позволяет обойти гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), естественную систему защиты мозга от нежелательных воздействий. Это, в свою очередь, позволяет снизить дозу, необходимую для достижения результата лечения, и количество побочных эффектов благодаря тому, что препарат идет целенаправленно в мозг и по минимуму взаимодействует с другими органами.
Уникальность подхода, разработанного учеными Томского политеха и их коллегами, заключается в использовании природного механизма обоняния для более эффективной транспортировки веществ к очагу опухоли.
«Одно из наиболее бурно развивающихся направлений в фармацевтике – разработка препаратов на основе магнитных наночастиц, которые выступают в роли контейнеров, позволяющих доставлять препараты не только по адресу, но и в целости и сохранности. Неудивительно, что возможность подобных грузоперевозок в мозг в обход ГЭБ привлекла внимание ученых во всем мире. Одним из наиболее смертельных заболеваний мозга, для которого активно разрабатывают лекарственные формы на основе наночастиц, вводимых через носовую полость, является глиобластома — злокачественное образование, приводящее к гибели в 96% случаев», — рассказал руководитель исследования, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Роман Чернозем.
В ходе лабораторных экспериментов мышам интраназально вводили раствор феррита марганца в концентрации 2,8 мг/кг. Результаты исследований показали, что наночастицы проходят путь от главной обонятельной луковицы до глиобластомы за 12-96 часов.
Кроме этого, МРТ-исследования показали, что количество доставленных наночастиц к опухоли значительно увеличивается при стимуляции обонятельных рецепторов мышей 0,01% аэрозолем ацетофенона. Для человека запах этого вещества ощущается как сладкий аромат черемухи.
«Примечательно, что частицы феррита марганца локализуются непосредственно в области глиобластомы, а не рассеиваются по всему головному мозгу. Такие результаты говорят о возможности в будущем обеспечить адресную доставку лекарственных препаратов непосредственно к злокачественному новообразованию. Это открывает новые возможности для развития фармакологии. Потенциально этот механизм можно использовать для доставки лекарственных препаратов непосредственно в головной мозг при лечении болезни Паркинсона, деменции, депрессии и так далее», — отметил старший научный сотрудник Международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Александр Ромащенко.
Ученые показали на примере случая контакта опухоли с нейронами ольфакторной системы, что запаховая стимуляция усиливает транспорт наночастиц из носовой полости в глиобластому. Эффективность такой передачи была выше в шесть раз по сравнению с введением тех же наночастиц внутривенно.
«Несмотря на то что скорость внутриклеточного перемещения частиц из носа в глиому была ниже, чем при их проникновении в опухоль из кровеносного русла, аккумуляция в нецелевых структурах практически была исключена. Полученные данные будут полезны при разработке нового подхода к терапии злокачественных новообразований центральной нервной системы», — добавляет профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Роман Сурменев.
В исследовании приняли участие сотрудники Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, Института цитологии и генетики СО РАН, Института катализа имени Г.К. Борескова СО РАН и Института химической кинетики и горения имени В.В. Воеводского СО РАН.
Источник информации и фото: пресс-служба Томского политехнического университета
