Молекулярный транспорт для лекарств сам оказался средством от ожирения
Наночастицы из полиамидоаминов P-G3 давно изучаются в качестве средства доставки лекарственных препаратов до определенных тканей и клеток. Именно для этого их и собирались применять в терапии ожирения — как транспорт для молекул, которые могут быть опасными при воздействии на весь организм. В ходе экспериментов на мышах и человеческих тканях выяснилось новое свойство P-G3: даже без полезной нагрузки наночастицы сами по себе крайне положительно влияют на жировые отложения.
Как избежать ожирения или хотя бы контролировать его степень не секрет: правильное питание и хотя бы минимальные физические нагрузки. Однако существует множество факторов — от генетической предрасположенности до ошибок молодости, — из-за которых предотвратить избыточное накопление жировых тканей заранее не получается. Поэтому необходимы эффективные методы терапии. Их разработка представляет собой одно из наиболее перспективных направлений развития современной медицины.
Проблемы есть и серьезные. Существующие препараты, доказавшие свою эффективность в модификации либо подавлении адипоцитов (жировых клетов), либо токсичны, либо опасным образом затрагивают другие системы и ткани организма. А жировые отложения не сконцентрированы в каком-то одном месте, они распределены по всему телу. И есть те, что скорее полезны или просто безобидны (подкожный и внутримышечный жир), а есть откровенно вредные — висцеральный или брюшной (абдоминальный) жир. Последний ассоциируется с высоким риском раковых, сердечно-сосудистых и эндокринных заболеваний. А также серьезными нарушениями обмена веществ в целом.
Иными словами, желательно не просто доставить препараты до распределенных по всему организму тканей. Лучше вообще не допускать их попадания в кровяное русло. Для этого используются транспортные молекулы, связывающиеся только с целевыми клетками. Например, полиамидоамины (PAMAM). Их инъекцию производят прямо в требующие терапии ткани, где связанные с наночастицами молекулы лекарственного препарата и выполняют свою работу.
В поисках безопасного транспорта для терапии ожирения исследователи из США и Китая изучали PAMAM третьего поколения P-G3. Он особенно удобен тем, что должен хорошо соединяться с внеклеточным матриксом (ECM) адипоцитов, и таким образом передвигаться в жировых тканях. Эксперименты на мышах с ожирением подтвердили предположение — при введении в брюшину PAMAM без полезной нагрузки распределился по отложениям висцерального жира. В других органах его концентрация была радикально ниже.
Но самое интересное, что у введения P-G3 без лекарства в составе наночастиц был неожиданный побочный эффект. Страдающие ожирением мыши в короткие сроки после инъекции начали терять вес и при этом не проявляли никаких проблем со здоровьем. Вскрытие показало, что отложения висцерального жира у таких животных стали меньше, а метаболизм пришел в норму. Любопытнее всего была биопсия получивших PAMAM тканей — некорректно работавшие адипоциты с избыточным содержанием липидов внутри оказались заменены новыми, молодыми и здоровыми клетками. В них тоже присутствовал жир, но ровно столько, сколько должно быть в норме, как это бывает у детей и атлетов.
Механизм такой необычной и неожиданной работы P-G3 предстоит подробно изучить. Пока что на основе имеющихся свидетельств главная теория следующая. Выбранный исследователями PAMAM обладает свойством связывать негативно заряженные загрязнения в межклеточной среде — в частности, мусорные фрагменты ДНК и РНК. Конкретно P-G3 и взяли для экспериментов, потому что он должен был хорошо прикрепиться к отрицательно заряженному внеклеточному матриксу. Вероятнее всего, помимо того, чтобы просто удерживаться на ECM, PAMAM очистил ткани от кодирующих последовательностей, которые нарушали нормальную работу адипоцитов. Без такой дополнительной нагрузки, они благодаря естественным внутренним механизмам нормализовали свою жизнедеятельность.
Помимо «чистого» P-G3 в серии экспериментов мыши получали PAMAM с человеческим сывороточным альбумином (HSA) для контроля высвобождения полезной нагрузки. Но непосредственно активные вещества к наночастицам не присоединялись. Возможность действия полиамидоаминов на человеческие клетки проверяли с помощью образцов тканей, эксперименты на живых людях пока в очень отдаленных планах. Но сама концепция крайне многообещающая: у подопытных животных пропали связанные с ожирением нарушения метаболизма, снизился объем висцерального жира и увеличился расход энергии организмом. Причем эффекты оказались долгосрочными. Введение P-G3 подкожно оказало аналогичное действие, только без глобального воздействия на метаболизм — подкожный жир не несет столь негативной нагрузки на организм.
Плодотворное исследование привело к созданию сразу двух научных работ по теме. Одна опубликована в журнале Nature Nanotechnology, вторая — в Biomaterials. Авторы обеих публикаций — ученые из нескольких департаментов Колумбийского университета, штат Нью-Йорк, медицинского колледжа Уэилл (Корнеллский университет) и Гуандунского университета.
