Ученые из Университета ИТМО в сотрудничестве с Санкт-Петербургской Городской Мариинской больницей разработали магнитоуправляемый препарат для лечения тромбоза, состоящий из пористой магнетитовой основы и заключенного в нее тромболитического фермента. Согласно результатам, раствор из наночастиц нового препарата, сосредоточенный на тромбе с помощью магнита, в перспективе сможет расщеплять сгустки крови в организме до 4000 раз эффективнее, чем существующие тромболитики. Разработка также позволит снизить дозу лекарства в десятки раз и избежать множества побочных эффектов. Исследование ученых было опубликовано в журнале Scientific Reports.
По информации пресс-службы Университета ИТМО, критические состояния, связанные с закупоркой сосудов, являются первоочередной проблемой во многих странах мира. Причем, по статистике, в России экстренная помощь при тромбозе менее эффективна, чем за рубежом: до 60% летальных исходов среди пациентов в нашей стране приходится именно на инфаркт и инсульт – два тромботических состояния, которые являются самыми грозными осложнениями атеросклероза.
Одна из главных задач экстренной помощи при подобных состояниях – эффективно провести тромболизис, то есть быстро растворить тромб. В среднем за рубежом эту процедуру удается провести в 15% случаев, в России эта цифра гораздо ниже: из ста человек, привезенных в стационар, только двоим процедура может помочь. В остальных случаях пациента ждет инвалидизация или смерть. Эта неутешительная статистика связана с тем, что у врачей есть очень ограниченный промежуток времени на расщепление тромба – 3-4,5 часа. По истечении этого времени ткани окончательно погибают без притока крови. Но, даже если пациент попал в «счастливые» 2%, его ждет гигантское количество осложнений, вызванных самим тромболитиком (вводимый внутривенно белок, призванный растворить тромб).
Сложность в том, что тромболитики не имеют направленного действия и мгновенно распределяются по всей кровеносной системе. Защитные силы организма начинают блокировать чужеродный белок, и он быстро теряет свою активность. Поэтому препарат вводят в ударных дозах, рассчитывая, что хоть малая его часть успеет попасть к тромбу.
«Сейчас мы бьем из пушки по воробьям, – рассказывает Иван Дуданов, д.м.н., профессор, член-корреспондент РАН, руководитель регионального сердечно-сосудистого центра СПб ГБУЗ “Городская Мариинская больница”. – Растворяя маленький тромб, который закупорил сосуд диаметром всего 1-2 миллиметра, тромболитик негативно воздействует на всю сеть кровеносных сосудов человека. Чтобы можно было изменить сложившуюся ситуацию, мы решили разработать способ локальной доставки препарата, позволяющий многократно снизить дозу фермента при условии, что весь лечебный эффект придется только на тромб».
Ученые создали материал, благодаря которому доставка фермента для расщепления тромба может стать направленной и безопасной для организма. Новый материал состоит из магнетитовой пористой основы и заключенного в нее белка – урокиназы, широко используемой в медицине в качестве тромболитика. Из такого композита можно будет изготовлять покрытия для искусственных сосудов с целью предупреждения их закупорки, а также стабильные инъекционные растворы, наноразмерные частицы которых легко локализовать у тромба под действием магнитного поля.
Важно, что магнетитовый каркас также обеспечивает защиту белка, находящегося внутри, от различных веществ-ингибиторов, которые содержатся в крови и деактивируют свободные тромболитики.
«Обычно при разработке подобных материалов для достижения пролонгированного эффекта белок помещают в полимерную матрицу, из которой он постепенно высвобождается, и через некоторое время препарат превращается в пустышку, – отмечает Андрей Дроздов, первый автор работы и сотрудник Международной лаборатории растворной химии передовых материалов и технологий. – Мы же экспериментально показали, что фермент в композите не теряет свои терапевтические свойства даже при многократном использовании и работает очень долго. По скорости растворения тромба новый композит также превосходит незащищенные ферменты более чем в 4000 раз».
Материал потенциально безопасен для человека, поскольку состоит исключительно из компонентов, которые уже имеют разрешение на внутривенное введение. По словам Ивана Дуданова, в будущем препараты на основе разработанного композита можно будет использовать не только для лечения тромбоза, но и для его профилактики, поскольку фермент, циркулируя по кровеносной системе в малых количествах, будет аккуратно очищать сосуды. К тому же белок, защищенный магнетитовым каркасом, сможет выполнять свои функции очень долго, пока не выведется через печень, как обычный метаболит.
Данная работа стала логическим продолжением проведенных ранее исследований, посвященных захвату различных ферментов в золь-гель матрицы на основе магнетита и созданию магнитоуправляемых биоактивных систем.
«В рамках этого этапа проекта мы показали, как разработанная нами концепция работает на более специфичных объектах. Мы готовили тромболитический коллоид и испытывали его действие на искусственных сгустках крови, полученных из плазмы и крови человека, а также на человеческих тромбах, экстрагированных в процессе операции. Полученные результаты могут позволить нам в скором времени опробовать новую тромболитическую систему на живых существах. Сейчас мы как раз находимся на этапе согласования с Министерством образования и науки доклинических исследований», – заключает руководитель Международной лаборатории растворной химии передовых материалов и технологий Владимир Виноградов.
