Человеческое тело состоит из тысяч крошечных лимфатических сосудов, которые переносят лейкоциты и белки по всему телу, подобно супермагистрали иммунной системы. Он удивительно эффективен, но если он поврежден в результате травмы или лечения рака, вся система начинает давать сбои. Возникающие в результате задержка жидкости и отек, называемые лимфедемой, не только доставляют дискомфорт, но и необратимы.
Когда лимфатические сосуды выходят из строя, обычно нарушается их способность откачивать жидкость. Исследователи из Технологического института Джорджии разработали новый метод лечения с использованием наночастиц, которые могут восстанавливать работу лимфатических сосудов . Традиционно исследователи в этой области пытались восстановить лимфатические сосуды, но восстановление насосного действия — уникальный подход.
«Для многих пациентов проблема заключается в том, что лимфатические сосуды, которые все еще существуют у пациента, не работают. Так что вам не нужно выращивать новые сосуды, которые вы можете представить себе как трубки, вам нужно, чтобы трубки работа, которая для лимфатических сосудов означает перекачивать», — сказал Брэндон Диксон, профессор Школы машиностроения Джорджа Вудраффа. «В этом наш подход действительно отличается. Он доставляет лекарство, которое помогает лимфатическим сосудам перекачивать кровь с помощью наночастиц, которые могут проникать в сами больные сосуды».
Исследователи опубликовали свои выводы под названием «Лимфодренажные наночастицы доставляют полезную нагрузку Bay K8644 в лимфатические сосуды и улучшают их насосную функцию» в журнале Science Advances в феврале.
Преимущество нанотехнологий для доставки лекарств
Препарат, который использовали исследователи, S-(-)-Bay K8644 или BayK, обычно нацелен на кальциевые каналы L-типа, которые позволяют скелетным, сердечным и эндокринным мышцам сокращаться. По сути, применение BayK по всему телу может привести к судорогам и спазмам.
Использование наночастиц, предназначенных для дренирования в лимфатические сосуды после инъекции, фокусирует лекарство исключительно в лимфатических сосудах, дренируя место инъекции. В результате лекарство доступно в лимфатических сосудах в локальной высокой дозе. Когда лимфа в конечном итоге возвращается в кровоток, она настолько растворяется в крови, что не влияет на другие системы организма, что делает применение препарата при лимфедеме целенаправленным и безопасным.
«Лимфатические ткани работают как речные бассейны — на региональном уровне у вас есть сосуды, которые выводят жидкость из ваших тканей», — сказала Сьюзан Томас, доцент кафедры машиностроения Вудраффа в Институте биоинженерии и биологических наук Паркера Х. Пети. «Этот метод похож на добавление наночастиц в реку, чтобы улучшить течение реки».
Исследование представляет собой идеальное сочетание соответствующих областей знаний Диксона и Томаса. Лаборатория Диксона уже много лет изучает, как функционируют лимфатические сосуды на животных моделях. Томас разрабатывает технологии доставки лекарств с помощью наночастиц, которые внедряются в лимфатическую систему.
«Он разрабатывает инструменты анализа и модели заболеваний, связанных с лимфатической системой, а я разрабатываю технологии доставки лекарств, нацеленных на лимфатическую систему», — сказал Томас. «Борьба с лимфедемой как широко распространенным заболеванием, для которого не существует эффективных методов лечения, была прекрасной возможностью использовать наши сильные стороны, чтобы, мы надеемся, сдвинуть иглу в разработке новых стратегий для обслуживания этой недостаточно обслуживаемой группы пациентов».
Тестирование терапии
Лабораторные группы Диксона и Томаса протестировали состав на моделях грызунов. Сначала они нанесли на карту систему лимфатических узлов модели, введя флуоресцентное вещество, чтобы увидеть, как она перемещается. Затем они наложили манжету для измерения давления, чтобы измерить, как лимфатическая система перестает функционировать при нарушении ее функций. Оттуда они оценили, как формулировка BayK в виде лимфодренажной наночастицы повлияла на действие препарата. Система доставки позволяла лекарству действовать внутри лимфатического сосуда, о чем свидетельствует усиление накачки сосуда и восстановление давления накачки, а также резко снижала концентрацию BayK в крови, что обычно связано с нежелательными побочными эффектами.
Исследователи расширяют формулировку до более продвинутых моделей заболеваний, чтобы приблизить ее к применению на людях. Они также изучат, как его можно использовать для предотвращения или лечения лимфедемы в сочетании с другими существующими или новыми методами лечения, которые в настоящее время разрабатываются.
