Новая технология доставки лекарств на основе наночастиц может победить туберкулёз (ТБ) — одно из самых древних заболеваний человечества.
В передовой платформе доставки лекарств Wits (WADDP) постдокторский исследователь доктор Линдокухле Нгема разрабатывает ингаляционную наносистему для транспортировки лекарств от ТБ непосредственно в лёгкие — место, где бактерия, вызывающая туберкулёз — Mycobacterium tuberculosis — прячется и размножается.
Наноноситель (миниатюрный «контейнер» для лекарства) может содержать все четыре стандартных препарата от ТБ в одном составе и высвобождать их точно в месте инфекции. Система разработана таким образом, чтобы обходить печень и кровоток, уменьшать потери лекарства и увеличивать его концентрацию в лёгких.
«ТБ хитер, — говорит Нгема. — Он прячется в лёгочных карманах, куда не могут добраться пероральные препараты. Наша система разработана так, чтобы быть умнее и попадать именно туда, где это необходимо».
Туберкулёз: история и статистика
Mycobacterium tuberculosis существует около 9000 лет. Несмотря на значительный научный прогресс, она остаётся основной причиной смерти во всём мире, вызывая около 10 миллионов новых случаев инфицирования и 1,8 миллиона смертей каждый год. Только в Южной Африке в 2023 году ТБ унёс более 56 000 жизней.
Бацилла (медленнорастущая палочковидная бактерия) распространяется по воздуху, когда инфицированные люди кашляют, чихают или говорят. Хотя большинство южноафриканцев получают вакцину БЦЖ в младенчестве для профилактики ТБ, защита ослабевает к подростковому возрасту, оставляя многих взрослых уязвимыми.
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ТБ наносит «катастрофические» расходы пострадавшим семьям. Стратегия ВОЗ «Покончить с ТБ» предусматривает сокращение новых случаев заболевания на 80% и смертности на 90% к 2030 году — амбициозные цели, требующие нового мышления и новых технологий.
«Если мы хотим победить ТБ, мы должны также решить проблему ограничений универсальной схемы доставки лекарств, — говорит профессор Яхья Чунаара, директор WADDP. — Точная наномедицина, подобная этой, позволяет нам лечить умнее, быстрее и с большим эффектом, что именно и требует стратегия ВОЗ „Покончить с ТБ“».
Стандартное лечение ТБ
Стандартное лечение ТБ включает четыре основных противотуберкулёзных препарата: рифампицин, изониазид, этамбутол и пиразинамид. Их принимают в течение шести месяцев, что создаёт проблемы с соблюдением режима. Побочные эффекты включают тошноту, повреждение печени и невропатию, из-за чего пациенты могут прекратить приём лекарств. Таким образом, ТБ может эволюционировать в формы с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ) и широкой лекарственной устойчивостью (ШЛУ).
Команда WADDP считает, что ингаляционная терапия может стать прорывом. Доставляя лекарство непосредственно в дыхательные пути (от носа и бронхов до альвеол), ингаляционное лечение обходит защитные барьеры организма и концентрирует лекарство там, где оно наиболее необходимо.
«Мы надеемся, что это позволит сократить время лечения, улучшить соблюдение режима и помочь ограничить рост лекарственной устойчивости», — объясняет доктор Нгема.
Этот биосовместимый носитель разработан на молекулярном уровне для инкапсуляции четырёх препаратов от ТБ. Он нетоксичен, и организм не распознаёт его как чужеродный или опасный. После вдыхания эти наночастицы проникают глубоко в лёгкие и постепенно высвобождают своё содержимое в месте инфекции.
Ключевой особенностью является его отслеживаемость. Работая с Научно-исследовательским институтом ядерной медицины (NuMeRI), для отслеживания движения наночастиц через лёгкие в режиме реального времени будет использоваться ядерная визуализация. Эти исследования подтвердят, достигает ли лекарство «скрытых» очагов ТБ, которые пропускает традиционная терапия.
«Красота нанонауки, — говорит Нгема, — заключается в том, что вы можете разработать систему, которая реагирует на окружающую среду внутри организма. Мы можем контролировать, где и когда высвобождаются лекарства».
Проект был разработан в WADDP под руководством Чунаары, чья лаборатория специализируется на целевых наномедицинах и передовых системах доставки лекарств. Нгема провёл три месяца в лаборатории профессора Твана Леммерса в Университетской больнице RWTH Aachen, Институт экспериментальной молекулярной визуализации (ExMI) в Германии, где проводил эксперименты по оптимизации профилей высвобождения лекарств.
«Мы хотели объединить четыре основных препарата от ТБ в одну ингаляционную дозу, сокращая время лечения и упрощая терапию для пациентов, — говорит Нгема. — Наши ранние результаты показывают, что это возможно. Сейчас мы работаем над тем, чтобы внедрить это в реальную практику».
Для Нгемы это исследование столь же личное, сколь и научное. «ТБ унёс слишком много жизней за слишком долгое время, — говорит он. — Если мы сможем сделать лечение проще, быстрее и умнее, то мы не просто улучшаем результаты, но и возвращаем надежду».
Несмотря на десятилетия исследований, ТБ остаётся болезнью неравенства и процветает в условиях бедности и ослабленных систем здравоохранения. В условиях ограниченных ресурсов длительные пероральные схемы лечения трудно поддерживать. Каждый пропущенный приём дозы рискует привести к появлению штаммов, устойчивых к лекарствам, и дальнейшему закреплению эпидемии.
Такие инновации, как эта, предлагают способ изменить баланс: меньшее бремя для пациентов, большая точность в лечении и более высокая вероятность искоренения.
Предоставлено: Университет Витса.