Може ли nanotech да забави напредъка на остеоартрита?
Все още няма лечение за артроза. Въпреки това, един иновативен нанотехнологичен подход може да помогне да се изпратят терапевтични агенти по-дълбоко в засегнатия хрущял и да останат активни по-дълго.
Преобладаващо състояние, свързано с възрастни хора, остеоартритът е изтощително състояние.
Засягайки хрущяла в ставите на тялото, остеоартритът засяга приблизително 26 милиона души в Съединените щати.
Понякога състоянието започва с нараняване или свързано с болестта увреждане на ставата.
Понякога това се дължи на износването, причинено от години употреба.
Във всички случаи понастоящем няма начин да се спре неговото развитие. В настоящия момент единствените налични възможности са лекарствата за облекчаване на свързаната с тях болка.
Тъй като популацията постепенно старее и става все по-тежка - и двата рискови фактора за остеоартрит - това се превръща в още по-голям проблем.
Освен това, тъй като болката е преобладаващият симптом, остеоартритът допринася за кризата с опиоидната зависимост. Намирането на иновативни начини за интервенция в по-нататъшната марша на тази болест е по-належащо от всякога.
Проблемът с доставката на лекарства
Наскоро се включиха изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT) в Кеймбридж. Те проучиха начините за използване на нанотехнологиите за подобряване на експерименталните лекарства за остеоартрит.
Те публикуваха своите констатации в списанието Транслационна медицина по-рано тази седмица.
През годините учените са насочили широк спектър от химикали срещу остеоартрит. Някои са показали обещание при животински модели, но към днешна дата нито един не се е оказал полезен при хора.
Авторите на новото проучване смятат, че „[m] всеки от тези недостатъци се корени в неадекватна доставка на лекарства“.
Това е по две основни причини. Първо, ставите имат липса на кръвоснабдяване, което означава, че специалистите трябва да инжектират лекарства директно в самите стави. На второ място, лимфният дренаж има тенденция бързо да отстранява съединенията, инжектирани в ставите.
За да се преодолее това препятствие, учените се фокусираха върху разработването на начин за доставяне и задържане на лекарства в ставата за по-дълго време, като същевременно се гмуркат по-дълбоко в хрущяла, като по този начин приемат лекарства директно в клетките, където е необходимо.
Лекарството, върху което се фокусираха, беше инсулиноподобен растежен фактор 1 (IGF-1), съединение, което показа обещание в някои клинични проучвания. Този растежен фактор насърчава растежа и оцеляването на хондроцитите, които са клетките, изграждащи здрав хрущял.
Малки сфери
Изследователите са проектирали наномащабна сферична молекула като носител за IGF-1. Молекулата е съставена от множество клонове, наречени дендримери, които излизат от централно ядро.
Всеки клон завършва с положително заредена област, която е привлечена от отрицателния заряд на повърхността на хондроцитите.
Молекулите включват и люлеещ се полимерен ръкав, който покрива и периодично неутрализира положителните заряди. Изследователите прикрепиха молекули IGF-1 към повърхността на тази сфера и инжектираха съединението в ставите на плъхове.
След като тези частици са в тялото, те се свързват с хрущяла и лимфният дренаж не може да ги премахне. Оттам те могат да започнат да се дифузират в тъканта.
Сферите обаче не се свързват трайно, тъй като това би ги закрепило към повърхността на хрущяла. Гъвкавото полимерно рамо от време на време покрива зарядите, позволявайки на молекулата да се движи и да се потопи по-дълбоко в тъканта.
„Открихме оптимален диапазон на зареждане, така че материалът да може както да свързва тъканта, така и да се развързва за по-нататъшна дифузия, и да не бъде толкова силен, че просто да заседне на повърхността.“
Водещ автор на изследването Брет Гайгер, студент в MIT
Тъй като IGF-1 се въвежда в хондроцитите, той предизвиква освобождаването на протеогликани или суровината на хрущяла. IGF-1 също така насърчава клетъчния растеж и намалява скоростта на клетъчна смърт.
Разширяване на терапевтичния прозорец
Изследователите инжектират тази хибридна молекула в ставите на плъхове. Полуживотът му е бил 4 дни (времето, необходимо на лекарството да се намали до половината от първоначалния му обем), което е около 10 пъти по-дълго, отколкото когато учените инжектират самостоятелно IGF-1. Важното е, че терапевтичният му ефект продължи 30 дни.
В сравнение с плъховете, които не са получавали лекарството, тези, които са виждали намалено увреждане на ставите. Също така имаше значително намаляване на възпалението.
Разбира се, хрущялът на плъховете е много по-тънък от този на хората; тяхната дебелина е около 100 микрометра, докато човешката е по-близо до 1 милиметър.
В отделен експеримент учените доказаха, че тези молекули са в състояние да проникнат до дебелина, която би била от значение за човешки пациент.
Това е само първата фаза на изследване, изследващо използването на тези молекули за доставяне на лекарства в хрущяла. Екипът планира да продължи по същия начин и да изучава други химикали, включително лекарства, които блокират възпалителни цитокини и нуклеинови киселини, включително ДНК и РНК.
Изследването се появява заедно с редакционна статия за използването на нанотехнологиите в изследванията за остеоартрит. Авторът Кристофър Х. Евънс пише:
„Това са изключително обнадеждаващи данни. […] [T] тук няма друга система за доставяне на лекарства, която може да повлияе устойчиво на метаболизма на хондроцитите in situ през цялата дебелина на ставния хрущял. "
Въпреки че новият метод е в зародиш, този подход може в крайна сметка да означава, че лекарите могат значително да забавят хода на остеоартроза с двуседмични или месечни инжекции.
