Китайские ученые предложили необычный способ доставки лекарств — через биологические барьеры организма с помощью экзосом, выделенных из семенной жидкости свиней. Эксперименты показали, что такие наночастицы эффективно преодолевают глазной барьер, доставляя препарат к сетчатке. Открытие имеет важное значение для разработки принципиально новых методов лечения многих заболеваний, включая болезнь Альцгеймера.
Человеческий организм устроен таким образом, чтобы максимально защищать чувствительные ткани от внешних воздействий. В мозге эту функцию выполняет гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), который пропускает лишь строго отобранные молекулы. Из-за этого, по оценкам, до 98 процентов потенциальных лекарств не достигают цели. Аналогичная система действует в глазу — гематоретинальный барьер (ГОБ) защищает сетчатку. Вот почему даже самые перспективные препараты часто застревают на подступах.
В последние годы исследователи активно изучают экзосомы — крошечные пузырьки, с помощью которых клетки обмениваются белками и РНК. Эти структуры могут естественным путем проникать через барьеры, доставляя содержимое в другие клетки.
Особенно интересны экзосомы из семенной жидкости: считается, что они помогают сперматозоидам взаимодействовать с тканями и преодолевать защитные механизмы организма. В частности, такие экзосомы несут белки, способные временно ослаблять плотные межклеточные контакты (tight junctions), тем самым повышая проницаемость тканей. По сути, они представляют собой природный механизм временного «взлома» биологических барьеров.
Группа ученых под руководством Чжана Юя (Zhang Yu) из Шэньянского фармацевтического университета (Китай) решила задействовать этот механизм для доставки лекарств. Они выделили экзосомы из семенной жидкости свиней — доступного и биологически близкого к человеку источника — и загрузили в них лекарственное вещество. Полученную структуру оформили в виде глазных капель, чтобы обеспечить неинвазивное введение.
Эксперименты проводили на клетках, тканях и животных моделях. Выяснилось, что экзосомы проникают через роговицу и достигают сетчатки — области, которая обычно плохо доступна для лекарств. При этом здоровые клетки глаза сохраняли высокую жизнеспособность (более 85 процентов), что указывает на низкую токсичность метода.
В то же время на моделях ретинобластомы — злокачественной опухоли сетчатки — метод показал выраженный эффект: подавление роста опухолевых клеток достигало 82,7 процента, что много выше, чем при использовании того же препарата без экзосомного «носителя».
Дополнительные эксперименты показали, что ключевую роль в этом процессе играют белки на поверхности экзосом. Они активируют сигнальные пути, которые временно и обратимо ослабляют межклеточные контакты, позволяя наночастицам проходить через барьеры без повреждения. Авторы научной работы, опубликованной в журнале Science Advances, отметили, что наночастицы благодаря своему природному происхождению не вызывают сильного иммунного ответа и дольше циркулируют в тканях.
Главное значение исследования — демонстрация универсального подхода. Если экзосомы можно использовать для доставки лекарств через ГОБ, аналогичные подходы потенциально можно адаптировать для других защитных систем организма, включая ГЭБ. Это, в свою очередь, делает новый подход привлекательным для разработки новых методов лечения таких нейродегенеративных заболеваний, как болезнь Альцгеймера, где особенно важна доставка препаратов в нервную ткань.
Пока технология остается на раннем этапе: результаты получены на клетках и животных, а до клинических испытаний еще далеко. Ученым предстоит решить вопросы безопасности, стандартизации и масштабирования. Тем не менее они уже показали, что естественные механизмы, сформированные эволюцией, можно использовать как основу для создания принципиально новых систем доставки лекарств.