Разработка позволит достовернее оценивать всасывание лекарственных веществ еще на доклиническом этапе, сократить число неудачных исследований и снизить затраты на создание новых препаратов. В перспективе технология способна сделать испытания быстрее, дешевле и значительно надежнее, рассказали «Известиям» специалисты. Вместе с тем, по их словам, для широкого внедрения модели предстоит решить еще ряд задач и дополнительно подтвердить ее эффективность.
Проникновение лекарств через кишечный барьер
В Институте биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС создали прототип пористой полимерной мембраны с микрорельефом, имитирующим складчатую поверхность тонкой кишки. На ее основе разработан экспериментальный образец кишечного барьера, проницаемость которого почти в 100 раз ближе к показателям настоящей ткани, чем у стандартной лабораторной модели. В перспективе это позволит повысить точность доклинических испытаний лекарств.
Ежегодно до 90% препаратов, показавших высокие результаты in vitro (в лаборатории) и в опытах на животных, в дальнейших исследованиях оказываются неэффективными для человека, рассказали ученые «Известиям». Одна из причин такого расхождения — видовые различия и несовершенство существующих доклинических моделей, не позволяющих надежно прогнозировать реакцию организма. Недостаточная точность таких моделей обусловливает потерю до 75% всех затрат на разработку нового препарата.
Проницаемость — это способность биологического барьера пропускать через себя различные вещества. Для кишечника этот показатель определяет, насколько эффективно лекарственные и питательные вещества переходят из его просвета в кровь. Чтобы оценить проницаемость, через мембрану пропускают вещество-маркер и измеряют, какая его доля проходит на противоположную сторону за определенное время. Чем ближе полученное значение к показателям реальной ткани, тем более достоверной считается модель.
— Стандартом для изучения кишечного барьера in vitro остаются специально выращенные в определенной системе клетки линии Caco-2. Эта система представляет собой плоский монослой без характерного для кишечника рельефа слизистой «ворсинка — крипта» (ворсинка всасывает полезные вещества из еды, а крипта, то есть ямка у ее основания, рождает новые клетки для замены старых), а формирующийся барьер в три раза плотнее, чем ткань человека, из-за чего проницаемость для растворимых веществ значительно снижается, — рассказала профессор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС Елизавета Кудан.
Для решения этой задачи в НИТУ МИСИС предложили способ получения мембран из поликапролактона — биосовместимого полимера, который уже применяется в медицине. Ученые доказали, что проницаемость созданной мембраны на два порядка ближе к показателям настоящей ткани, чем у стандартной лабораторной модели.
— Нам удалось сформировать мембрану с устойчивым микрорельефом, который не разглаживается. Именно благодаря сочетанию формы и правильно подобранной пористости мы можем выращивать на поверхности клетки кишечного эпителия. Они формируют живой барьер, способный имитировать как здоровую слизистую, так и ее патологии. Чтобы создать условия для равномерного распределения клеток по сложной поверхности, мы дополнительно обрабатывали ее хитозаном и полиглутаминовой кислотой, — сказала соавтор исследования, выпускница университетской программы «Биоматериаловедение iPhD» Валентина Костенко.
Платформы тестирования препаратов нового поколения
По словам ректора НИТУ МИСИС Алевтины Черниковой, в рамках стратегического технологического проекта «Биомедицинская инженерия и биоматериалы», реализуемого в университете по госпрограмме «Приоритет 2030», ученые на протяжении ряда лет ведут исследования, и их разработки позволяют значительно улучшить качество жизни людей. На новый способ получения биомиметической мембраны уже подана заявка на патент.
— Разработка может послужить основой для более совершенной модели, которая в перспективе позволит ускорить и удешевить тестирование препаратов на стадии выбора оптимальной лекарственной формы, заменив некоторые этапы фармакокинетических тестов на животных, — рассказал «Известиям» руководитель отдела аналитических исследований медицинской дирекции «Р-Фарм» Аркадий Зинченко.
Создание пористой поликапролактоновой мембраны с трехмерным микрорельефом «ворсинка — крипта» — это важный шаг от устаревших плоских систем к полноценному воспроизведению живой ткани, отметила врач-гастроэнтеролог, и.о. директора Медицинского центра НГУ Евгения Крылова.
— Главное достижение заключается в создании устойчивого рельефа, который идеально имитирует внутреннюю поверхность тонкой кишки и не разглаживается со временем. В классических экспериментальных моделях на основе стандартных клеточных линий существует серьезная проблема: клетки выделяют избыточное количество белков плотных контактов, из-за чего барьер получается переуплотненным, а его проницаемость оказывается значительно ниже реальной. Новая разработка устраняет эту избыточную плотность, — сказала специалист.
По ее словам, это позволит сократить риск ошибочного отсева перспективных водорастворимых молекул и ускорить переход от лабораторных исследований к первым фазам клинических испытаний препаратов.
При этом разработка лишь первый этап создания универсальной платформы. Чтобы превратить модель в полноценную систему для тестирования лекарств, предстоит решить еще несколько сложных задач, отметила эксперт. В частности, необходимо смоделировать механическую деформацию мембраны под действием перистальтики кишечника как в норме, так и при патологиях, например при диарее или запоре. Тем не менее уже сейчас эта работа задает высокий стандарт в области биомедицинской инженерии и закладывает основу для создания платформ тестирования препаратов нового поколения.
Фото: hi-tech.mail.ru
[expert_review params=»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»]