Глава 16. Адресная доставка лекарств

Глава 16. Адресная доставка лекарств

 Джинджун Ченг, Сюзи Хуанг Пун

Джинджун Ченг работает профессором материаловедения в Иллинойском университете. Она получила образование в Китае, но затем продолжила научную деятельность в США, где успешно занимается проблемами биотехнологии и генной инженерии. В качестве постдока она работала в Массачусетском технологическом институте под руководством знаменитого Роберта Лангера. Дж. Ченг имеет много публикаций и патентов, связанных с направленной доставкой препаратов в организме (с использованием магнитных наночастиц) и новейшими методиками диагностики и лечения опасных заболеваний, включая рак простаты.

Сюзи Хуанг Пун работает на факультете биоинженерии Вашингтонского университета. Она занимается проблемами создания синтетических генов и средств направленной доставки лекарственных препаратов внутри организма. В своей дипломной работе она смогла успешно применить для этой цели полимерные носители, что стало впоследствии основным направлением ее исследований. В настоящее время она имеет множество публикаций, патентов и заявок на патенты по указанной тематике. Журнал Массачусетского технологического института MIT Technology Review включил Сюзи Пун в список «100 блестящих инноваторов» 2002 года и наградил ее премией. Кроме этого, она заслужила ряд других премий и наград от ведущих медицинских организаций США.

В классической фармацевтике любые лекарственные препараты назначаются пациенту в форме так называемых разовых доз с указанием числа приемов и методов введения (обычно прием перорально или инъекция заданного типа). Целью и результатом этих методик является создание и поддержание определенной концентрации вводимого препарата в крови пациента. Обычно сразу после введения лекарства его концентрация в крови «подскакивает» и даже несколько превышает требуемый уровень, но затем быстро спадает (вследствие разложения препарата, его вывода из организма и т. д.), после чего происходит прием следующей разовой дозы и т. д. При постоянном вводе разовых доз в крови организма достаточно быстро устанавливается требуемая врачом концентрация лечебного препарата, которая сохраняется в течение всего курса лечения, как показано на рис. 16.1. В 1970-х годах возникла и развилась новая медицинская концепция, основанная на контролируемой «доставке» лекарств с использованием вносимых в организм или даже в отдельные органы носителей, из которых затем необходимый препарат выделяется в заданном режиме и требуемых количествах. В идеальном варианте лекарственные препараты из такого «контейнера» выделяются по программе, поддерживая в течение длительного времени оптимальный уровень содержания препарата в крови или конкретном органе, в результате чего достигается максимальный лечебный эффект. Первым лекарством такого типа, разрешенным к применению в США, стал используемый при лечении рака мозга хемотерапевтический препарат Gliadel на биополимерной основе, которая обеспечивала медленное, постепенное выделение требуемого вещества внутри организма. Покрытые препаратом Gliadel кристаллиты хирургически вводились непосредственно в злокачественную опухоль, а затем «выделяли» требуемое вещество на заданном месте в течение нескольких месяцев.

Рис. 16.1. Схема изменения концентрации лекарственного препарата в плазме крови при стандартной методике введения лекарств в организм и при использовании регулируемого выделения препарата (направленной доставке)

Перспективы предлагаемого направления можно оценить, если вспомнить, что множество очень ценных медицинских препаратов не применяются (или даже не доходят до клинических испытаний) вследствие присущих им чрезвычайно сильных побочных эффектов. Например, к глубокому сожалению врачей и пациентов, большинство низкомолекулярных хемотерапевтических препаратов представляют собой очень токсичные и плохо растворимые вещества. С другой стороны, многие ценные препараты на основе белков и нуклеиновых кислот очень неустойчивы и часто легко разрушаются внутри организма при обычных физиологических условиях. Создание системы временной «защиты», обеспечивающей сохранность и доставку препаратов в нужные органы пациента, представляет исключительную ценность для фармакологии и медицины вообще. Во многих случаях такие системы могут стать принципиальным фактором лечебной процедуры, например, когда исключительно ценный препарат оказывается малорастворимым, нестабильным в условиях организма и т. п.

Использование различных технологий описываемого типа позволяет решать несколько задач медицины и фармакологии: повысить эффективность используемых препаратов, обеспечить большие удобства пациентам, продлить время хранения и гарантийные сроки применения многих редких лекарств и т. д. Применение этих технологий связано с развитием конкретных методов направленной доставки препаратов, что включает в себя достаточно сложные задачи создания биосовместимых материалов или устройств, необходимых для применения этих методов, а также разработку сложных и интересных конкретных вариантов выделения нужных веществ в заданных тканях или органах организма пациента в требуемые моменты времени.

Методы применения новых устройств и лекарственных средств мало отличаются от тех, которые уже используются в традиционной медицине, то есть препараты могут вводиться заглатыванием (перорально), ингаляцией, инъекцией, через кожу (трансдермальный ввод) и т. д. Наиболее привычным и распространенным методом остается простое заглатывание лекарств, и в 2003 году к этому классу относились примерно 50 % выпускаемых на рынок препаратов, а доля лекарств, вводимых в организм другими путями (ингаляцией, через кожу, инъекцией или имплантацией, в виде капель) равнялась 19 %, 12 %, 10 % и 7 % соответственно. Стоит отметить, что за последние тридцать лет в методы введения лекарств в организм значительно расширились, что обусловлено как чисто научными успехами, так и использованием новых технологий в фармацевтической промышленности. Прогресс в этой области во многом связан с широким применением биотехнологий. По оценкам специалистов[101], объем соответствующего рынка фармакологической промышленности США (который в 2003 году составлял 43,7 миллиарда долларов) будет возрастать примерно на 11 % в год в течение ближайших нескольких лет.