Нанотехнологии

Нанобиотехнологии и новые лекарства

Нанотехнология как междисциплинарная область знаний стала в XXI в. мощным двигателем прогресса. Все больше плодов приносит и ее биологическое ответвление, в частности, разработка лекарств нового поколения.

О поиске, ведущемся в этой области в Сибирском отделении РАН, в газете "Наука в Сибири" рассказала заведующая лабораторией фармакологических исследований Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова, доктор биологических наук, профессор Татьяна Толстикова.

В числе первых в мире особую важность получения наноструктурированных форм лекарственных препаратов, обеспечивающих адресную доставку к органу-мишени, поняли специалисты, возглавляемые академиком Генрихом Толстиковым (Новосибирский институт органической химии им Н. Н. Ворожцова СО РАН). Разработку подобных лечебных форм ведут в Отделе химии природных и биологически активных веществ упомянутого института*. Итог - крупные циклы изысканий в сотрудничестве с учреждениями СО РАН, СО РАМН, Государственным научным центром вирусологии и биотехнологии "Вектор"** и вузами. Выявлены вещества-кандидаты, перспективные в качестве противовирусных, кардиотропных, органопротекторных, гипохолестеринемических, противовоспалительных, противоязвенных, анальгетических средств, что позволяет рассчитывать на создание соответствующих отечественных препаратов и технологий их производства.

Татьяна Толстикова и ее коллеги впервые показали, что растительные углеводсодержащие метаболиты (гликозиды и полисахариды) образуют с лекарственными препаратами (далее называемые фармаконами) комплексы, представляющие собой типичные наноструктуры. В опытах на животных доказано их преимущество перед аналогами, вводимыми в чистом виде: терапевтически активная доза препарата снижается в 10 - 150 раз, существенно уменьшаются (иногда вплоть до полного исчезновения) его побочные эффекты, зато усиливаются нетипичные, так называемые плейотропные свойства положительного характера.

Ученые пришли к выводу: комплексно связанный с углеводсодержащим метаболитом фармакон в организме функционирует в виде наноразмерной структуры, взаимодействующей с рецепторами как новый модифицированный лечебный препарат. Это подтвердили и сотрудники Института химической кинетики и горения СО РАН, руководимые доктором химических наук Татьяной Лёшиной и кандидатом химических наук Марком Тарабаном. Они получили данные об образовании стабильных комплексов фармаконов с одним из самых интересных растительных метаболитов - глицирризиновой кислотой. Продуцируемая солодкой голой и солодкой уральской, весьма распространенными в России, Казахстане и Средней Азии, она сочетает в себе доступность с разнообразием полезных фармакологических свойств.

Сравнительно дешевый антигипертензивный препарат нифедипин, в течение нескольких десятков лет успешно применявшийся в терапии гипертонической болезни, в последнее время стал вытесняться более дорогими аналогами. Однако с появлением их на рынке интерес врачей к недорогому препарату вновь вернулся. Нифедипин в виде комплекса с глицирризиновой кислотой должен занять особое место среди кардиотропных средств. Дело в том, что эта наноструктурированная форма проявляет активность при сниженном содержании в ней нифедипина в 10 раз. Клатрирование с уникальной кислотой мощно усиливает вторичный эффект лекарства - антиаритмическое действие. Повышается в несколько раз его растворимость, а следовательно, возможность применения внутривенных инъекций при скорой помощи. Использование нового препарата будет способствовать существенному уменьшению риска прогресса стенокардии и других сердечно-сосудистых осложнений, а также предотвращению развития печеночной и почечной недостаточности. Таким образом, перевод нифедипина в наноструктурированную форму делает его полифункциональным. А подобных на рынке лекарств не так много.

Не менее убедительны другие примеры. Широко используемые нестероидные противовоспалительные средства - аспирин, ортофен, индометацин, анальгин и другие - имеют существенный недостаток: деструктивно влияют на слизистую оболочку желудка. В лаборатории Толстиковой показано, что их клатрирование с помощью глицирризиновой кислоты повышает противовоспалительную, жаропонижающую и анальгетическую активность в 3 - 5 раз, но в дозах существенно (2 - 10 раз) меньших. Еще одно важное следствие образования комплекса - резкое снижение токсичности и степени деструктивных поражений слизистой оболочки желудка. Кроме того, повышается защищенность печени и почек.

Препараты, называемые статинами, - эффективные средства снижения липопротеинов низкой плотности и общего содержания холестерина. О широте их применения в терапии атеросклероза можно судить по реализации. Так, объем продаж лекарств на основе синтетического статина аторвостатина превысил 10 млрд. дол. в год (в России годичный курс одного из таких препаратов стоит около 20 тыс. руб.). Исследованиями, проведенными под руководством академика РАМН Юрия Никитина (Научно-исследовательский институт терапии СО РАМН) и доктора химических наук Наримана Салахутдинова (Новосибирский институт органической химии им. Н. Н. Ворожцова), установлено, что при клатрировании статинов глицирризиновой кислотой можно не только снизить в 3 - 5 раз терапевтическую дозу дорогого лекарства, но и значительно уменьшить присущие этим соединениям вредные побочные эффекты.

   Не менее перспективным, чем гликозиды, комплексообразующим агентом является арабиногалактан - полисахаридный метаболит редких видов сибирской лесной флоры: лиственницы сибирской (Larixsibirica) и лиственницы Гмелина (Larix Gmelinii). Он легко выделяется из древесины указанных деревьев. Содержание арабиногалактана составляет около 10% от веса сухой древесины, а его выделение и очистка производится по простой технологии, разработанной в Иркутском институте химии. Поскольку оба вида лиственницы служат главными составляющими лесных массивов Восточной Сибири, на практике могут быть использованы отходы лесосеки, лесопиления, целлюлозно-бумажной промышленности. Словом, арабиногалактан по своей доступности не имеет конкурентов среди природных и биосинтетических полисахаридов.

 Полученные уникальным способом твердофазного механохимического синтеза, разработанным школой академика Владимира Болдырева (Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН), его клатраты с нестероидным противовоспалительным средством индометацином, транквилизаторами сибазоном и мезапамом, нейролептиком азалептином, антиаритмиком амиодароном, антигипертензивным препаратом нифедипином показали отмеченные выше характерные свойства наноструктурированных комплексов фармаконов. Так, базовая противовоспалительная активность индометацина в клатратах сохраняется высокой при дозах лекарства, сниженных в 10 - 20 раз, деструктивное поражение слизистой желудка сокращается вдвое. Образование комплекса сибазона и мезапама приводит к усилению анксиолитического (антистрессорного) эффекта, к уменьшению в 10 раз дозы с сохранением базовой фармакологической активности.

 Клатрат с нифедипином позволяет повысить растворимость в воде в 6,8 раза и снизить в 10 раз дозу при сохранении высокой базовой гипотензивной активности, а образование комплекса с амиодароном - повысить растворимость в воде в 15 раз при сохранении свойств.

 Таким образом, с помощью растительных углевод-содержащих метаболитов, в частности, глицирризиновой кислоты и арабиногалактана, которые при надлежащей постановке дела станут недорогими веществами, получаемыми из отечественного растительного сырья, известные фармаконы превращаются в новые препараты с ранее неизвестными положительными свойствами.

 Важное направление нанобиотехнологии в СО РАН - возглавляемые академиками Владимиром Болдыревым и Василием Фоминым работы по созданию наноаэрозолей нерастворимых в воде лекарств. В развитие этого перспективного для терапии подхода в лаборатории доктора химических наук Андрея Онищука (Институт химической кинетики и горения СО РАН) созданы не имеющие аналогов установки для углубленных токсико-фармакологических исследований на животных наноаэрозольных форм лекарственных препаратов.

* См.: Лекарства на основе природных соединений. - Наука в России, 2009, N 1.

** См.: Н. Красников. Научный "вектор" Сибири. - Наука в России, 2001, N 3.


Толстикова Т., Сергей МАКАРОВ

противовирусные лекарства
Авторские права на статьи принадлежат их авторам
Проект компании Kocmi LTD