Неожиданно для самих исследователей оказалось, что капли, образованные определенными биоадгезивными полимерами и обволакивающие лекарственные белки, могут, вдобавок к другим своим полезным свойствам, также менять размеры в зависимости от уровня кислотности окружающей среды. В кислотной среде такой полимерный шарик раздувается, а в щелочной — сжимается. Это позволяет капле выдавливать из себя в нужный момент лекарственное вещество. Полимерные капли способны также защитить белки от протеаз в верхней части тонкого кишечника.
Недавно разработан и другой остроумный способ транспортировки белковых лекарств сквозь слизистую оболочку кишечника. Он состоит в упаковке белка в упругие «носители», которые сжимают белковые молекулы до очень небольших размеров, позволяя им быстрее проникнуть сквозь клеточные мембраны. Выполнив свою работу по внесению лекарства, упругий носитель отделяется от него и тем самым дает возможность белку вернуться в свою прежнюю, активную форму. Сейчас исследователи проверяют возможность использования применения этой методики для введения инсулина, а также кроверазжижающего белка гепарина, необходимого при операциях, которые могут сопровождаться возникновением тромбов.
Еще один новейший метод, который находится в стадии активной разработки, заключается в присоединении лекарственных белков к молекулам, которые направлены на специальные рецепторы в желудочно-кишечном тракте. Эти молекулы-«носители» помогают белковым лекарствам преодолеть кислотный барьер и влиться в кровоток.
Очень соблазнителен также путь введения лекарств в организм через кожу, позволяющий избежать проблем, возникающих при их введении через рот. Однако жесткий наружный кожный слой, эпидермис, препятствует лекарственным молекулам пройти к кровеносным сосудам, расположенным внутри кожи. Тем не менее некоторые лекарства обладают такими физическими и химическими характеристиками, которые позволяют преодолевать кожный барьер в достаточных количествах. И вот теперь разработаны и уже поступили в широкую продажу специальные пластыри, пропитанные такими лекарствами. Такой пластырь приклеивается к коже и постепенно вводит в организм содержащееся в нем лекарство — например, никотин, помогающий людям бросить курить, или женские гормоны для облегчения симптомов менопаузы.
Чтобы сделать эпидермис проходимым и для других лекарственных веществ, включая белковые, в последнее время стали применять ионофорез — безболезненные электрические импульсы, которые «проводят» заряженные молекулы лекарства сквозь наружный слой кожи прямо в кожные кровеносные сосуды. Кроме того, как обнаружил израильский ученый Иосеф Кост, проделать в наружном кожном покрове крошечные канальчики, через которые лекарство может диффундировать внутрь, способны ультразвуковые волны. Таким образом в несколько тысяч раз повышается проводимость кожи для ряда белковых лекарств, включая инсулин.
Еще одни важные ворота в наше тело представляют собой легкие. Через них можно вводить лекарства как для лечения самих легких, так и для другие целей, требующих быстрого включения препарата в кровоток. Легкие состоят из микроскопических мешочков, альвеол, непосредственно связанных с кровеносными сосудами. Подобно тому как в процессе дыхания через альвеолы поступает в кровеносные сосуды кислород, так могут проникать в кровь и более крупные молекулы лекарственных веществ, в том числе и белковых. Проблема заключается в том, как увеличить при этом долю лекарства, попадающую по назначению.
Ум человеческий неугомонен и потому не ограничивается поиском возможностей введения лекарств извне. Сейчас исследователи разрабатывают также способы саморегулируемой доставки лекарственных веществ изнутри организма, причем в нужное место и в нужное время. Это не научная фантастика. Такие «разумные» системы подачи лекарств уже существуют, во всяком случае частично. Они умеют принимать химические сигналы извне и высвобождать лекарство в ответ на такие сигналы, непрерывно поддерживая его концентрацию в организме на нужном терапевтическом уровне. Задачу эту решают «микрочипы» (вроде тех, на которых работают все электронные приборы), содержащие несколько резервуарчиков, которые заполняются лекарством и покрываются шапочками из тонкой золотой фольги. Такой микрочип внедряется в нужное место организма, и в нужное время на него подается электрический сигнал, который растворяет одно или более золотых покрытий и высвобождает лекарство. Микрочип может быть имплантирован под кожу или в спинной или головной мозг для доставки любых лекарств, начиная от обезболивающих и до химиотерапевтических против опухоли. Опыты на животных показывают, что лекарства, подаваемые таким образом, не вызывают побочных эффектов. Системы, основанные на имплантированных чипах, могут содержать точное расписание потребности данного пациента в лекарстве или датчики, которые сами измеряют уровень лекарства в организме и в ответ на полученный результат высвобождают соответствующую новую дозу.
Что же касается самого нового раздела медицины — генной терапии, то и тут проблема доставки занимает центральное место. Сегодня, после расшифровки человеческого генома, становится вполне возможным изготовить искусственные копии подлежащего исправлению гена. После этого остается «только» ввести эти копии в клетки больного организма. Но это «только» оказывается серьезной проблемой. Чтобы доставить копии гена в нужные клетки, необходимо прицепить их к подходящим носителям, так называемым «векторам». Долгое время ученые использовали в качестве таких «векторов» специальным образом обезвреженные вирусы, но оказалось, что, несмотря на всю «обезвреженность», они сохраняют определенную опасность. Поэтому сейчас, параллельно с усилиями уменьшить риск вирусного «вектора», разрабатываются другие способы доставки генов, основанные на полимерах или жирных молекулах-липидах.
Американским ученым уже удалось ввести в организм кролика специфический ген, от которого зависит рост кровеносных сосудов, «обернув» его в полимер и липопротеин. Не за горами, надо полагать, и вовлечение в эксперименты такого рода людей, страдающих ишемическими заболеваниями сердца. Есть надежда, что введение этого гена стимулирует рост обходных кровеносных сосудов, которые будут доставлять кислород и питание обескровленным участкам сердечной мышцы.
Наномедицина — надежды и свершения
Нанотехнологии стали модой. На них возлагают большие, порой самые фантастические надежды, вплоть до быстрого превращения индустриально отсталых стран в передовые. Особенно радужными кажутся перспективы нанотехнологии в медицине. Кое-кто уже поговаривает о создании «наноботов» — микроскопических «умных» машин, которые будут проникать с кровью в любые закоулки человеческого тела и лечить там любые повреждения. Этим грядущим возможностям были недавно посвящены целых две международные конференции. Пока что, впрочем, таких «умных» машин еще нет, а вот применение обычных наночастиц в прикладной медицине уже открыло весьма многообещающие перспективы. Будучи введены в организм, они благодаря своим исключительно малым размерам легко проникают в нужные места и дольше, по сравнению с крупными частицами, не выводятся из организма. Другой полезной для медицины особенностью наночастиц является повышенное (опять-таки в сравнении с крупными частицами) отношение поверхности к объему. Это позволяет прицепить к их поверхности много различных химических групп, в частности, таких, с помощью которых они могут выборочно цепляться к рецепторам только определенных клеток.
