Молекулярный почтовый индекс открывает путь к лечению неизлечимых болезней

Ученые из Северо-Восточного университета в Бостоне под руководством Ке Чжана создали новую систему доставки генетических лекарств в нужные ткани организма с помощью специальных полимерных структур. Исследование, опубликованное в журнале Journal of the American Chemical Society, показало, что молекулярные носители в форме бутылочных щеток способны направлять препараты точно к больным органам, что открывает перспективы для лечения заболеваний, которые до сих пор считались неизлечимыми.

Генетические лекарства на основе ДНК и РНК обладают огромным потенциалом, поскольку могут остановить болезнь в самом ее источнике, отключив вредные гены или запустив производство нужных белков. Однако их применение годами сдерживалось серьезной проблемой доставки. Крупные отрицательно заряженные молекулы олигонуклеотидов с огромным трудом проникают сквозь клеточные мембраны, которые эволюционировали специально для защиты от подобных вторжений. Новая работа предлагает изящное решение этой проблемы.

Команда исследователей разработала специальные полимерные структуры, напоминающие крошечные бутылочные щетки. У них есть центральная основа, к которой плотно прикреплены боковые ответвления, похожие на щетину. Эта конструкция выполняет сразу несколько важных функций. Во-первых, ответвления защищают прикрепленное к ним лекарство от разрушения в организме. Во-вторых, они придают всей упаковке дополнительный объем, что затрудняет ее выведение почками и позволяет препарату дольше циркулировать в крови.

Главное открытие заключается в том, что сама упаковка может нести в себе информацию, направляющую лекарство к определенным органам и тканям. Основу полимера составляют стратегически размещенные группы молекул, которые авторы называют мотивами. Эти мотивы определяют, как полимер взаимодействует с клетками и где в итоге окажется препарат вместе со своим грузом. По словам Ке Чжана, это похоже на изменение нескольких цифр в молекулярном почтовом индексе.

Руководитель исследования отмечает, что команда обнаружила возможность программировать поведение носителя путем изменения последовательности химических мотивов. Когда группы холестерина располагались близко друг к другу, полимеры сильнее накапливались в селезенке, где находятся иммунные клетки, вырабатывающие белок, вызывающий воспаление при артрите. Это позволяет точечно воздействовать на очаг заболевания, не затрагивая здоровые ткани.

Чтобы проверить эффективность системы, исследователи загрузили в носитель, нацеленный на селезенку, олигонуклеотид, который блокирует производство белка, вызывающего воспаление при артрите. Когда препарат был прикреплен к полимеру, его концентрация в нужном органе оказалась примерно в две с половиной тысячи раз выше, чем при введении без носителя. Одной дозы, введенной через неделю после начала развития артрита, хватило, чтобы мыши оставались без симптомов на протяжении всего сорокапятидневного наблюдения.

В результате проведенного исследования ученым удалось создать программируемую платформу для доставки генетических лекарств, которая может быть настроена под разные органы и ткани. Авторы работы считают, что такой подход способен раскрыть потенциал генетических препаратов для борьбы с болезнями, которые сегодня не поддаются лечению. Технология открывает путь к созданию таргетных средств против эпилепсии, рака и болезни Альцгеймера, доставляемых точно в пораженные участки организма.