Российские ученые создали магнитотромболитическую систему, расщепляющую тромбы в тысячи раз эффективнее аналогов

Ученые из Университета ИТМО в сотрудничестве с Санкт-Петербургской Городской Мариинской больницей разработали уникальный препарат для лечения тромбоза. Согласно результатам экспериментов, раствор нового препарата на основе наночастиц, локализованный на тромбе с помощью магнита, сможет расщеплять образовавшиеся кровяные сгустки со скоростью до 4000 раз большей, чем существующие отечественные и зарубежные тромболитики. Попутный положительный эффект состоит в снижении дозы лекарства в десятки раз и исключения в этой связи множества побочных эффектов, часть из которых приводит к необратимым изменениям организма.

_{Рисунок демонстрирует действие разработанной тромболитической системы на сосудистый тромб, экстрагированный в процессе операции.}

Проблема

Острые критические состояния, прямо или косвенно связанные с закупоркой сосудов, — одна из первоочередных проблем в процессе оказания неотложной помощи во многих странах мира. В России экстренная помощь при тромбозе существенно менее эффективна, чем за рубежом, что подтверждают данные статистики: в 60% случаев с летальным исходом причиной последнего были и остаются инфаркты и инсульты, вызванные тромболитическими состояниями.

Одна из первоочередных задач экстренной помощи при развитии таких состояний — оперативное и эффективное проведение тромболизиса — процедуры, позволяющей в течение ограниченного промежутка времени растворить тромб.

Даже за рубежом успешно эту процедуру удается провести лишь в 15% случаев, в России же процентные показатели, увы, гораздо ниже: только двоим из 100 пациентов, довезенных до больницы удается эффективно помочь. Остальные 98% становятся инвалидами или же оканчивают свой земной путь. Эта неутешительная статистика связана с тем, что время, отпущенное врачам на то, чтобы растворить тромб очень ограничено и составляет 3…4,5 часа. По истечении этого времени ткани, лишенные притока крови погибают безвозвратно. Но даже если пациент «родился в рубашке» и попал в “счастливые” 2%, его неминуемо ждут многочисленные осложнения, вызванные самим тромболитиком (вводимым внутривенно белком, растворяющим тромб).

Корень проблемы состоит в том, что тромболитики не располагают направленным действием и мгновенно распределяются по всей кровеносной системе. Защитные силы организма приступают к блокировке чужеродного белка, что стремительно снижает его активность. Поэтому препарат вводят в лошадиных дозах, в надежде, что хоть малая его доля достигнет цели и успеет попасть к тромбу. “Сейчас мы бьем из пушки по воробьям, — рассказывает Иван Дуданов, д.м.н., профессор, член-корреспондент РАН, руководитель регионального сердечно-сосудистого центра СПб ГБУЗ «Городская Мариинская больница». — Растворяя маленький тромб, который закупорил сосуд диаметром всего 1-2 миллиметра, тромболитик негативно воздействует на всю сеть кровеносных сосудов человека. Чтобы можно было изменить сложившуюся ситуацию, мы решили разработать способ локальной доставки препарата, позволяющий многократно снизить дозу фермента при условии, что весь лечебный эффект придется только на тромб”.

Решение

Ученые разработали материал, позволяющий доставлять фермент для расщепления тромба направленно и безопасно для организма. Белок — урокиназа, широко используемая в медицине в качестве тромболитика заключен в магнетитовую пористую основу. Более того, из такого композита возможно изготовлять покрытия для искусственных сосудов с целью предупреждения их закупорки, а также стабильные инъекционные растворы, наноразмерные частицы которых легко локализовать у тромба под действием магнитного поля.

Схематичное изображение наночастицы тромболитического средства. Фермент, окруженный магнетитовым каркасом

Принципиально важно, что магнетитовый каркас гарантирует белку внутри него надежную защиту от различных веществ-ингибиторов, которые содержатся в крови и деактивируют свободные тромболитики. Андрей Дроздов, руководитель проекта и сотрудник Международной лаборатории растворной химии передовых материалов и технологий уточняет: “Обычно при разработке подобных материалов для достижения пролонгированного эффекта белок помещают в полимерную матрицу, из которой он постепенно высвобождается, и через некоторое время препарат превращается в пустышку. Мы же экспериментально показали, что фермент в композите не теряет свои терапевтические свойства даже при многократном использовании и работает очень долго. По скорости растворения тромба новый композит превосходит незащищенные ферменты более чем в 4000 раз”.

Синтезированный материал состоит исключительно из компонентов, которые уже имеют разрешение на внутривенное введение и не представляет опасности для человека. По словам Ивана Дуданова, в будущем препараты, разработанные на основе предложенного композита окажутся высокоэффективны не только для лечения тромбоза, но и для его профилактики, поскольку фермент, циркулирующий по кровеносной системе в микродозах, будет мягко и аккуратно очищать сосуды. К тому же белок, который защищен магнетитовым каркасом, сможет справляться со своими функциями очень долго, до тех пор, пока не выведется через печень как обычный метаболит.

Разработка отечественных специалистов из Университета ИТМО и Санкт-Петербургской Городской Мариинской больницы явилась логическим продолжением исследований, проведенных ранее. В них ученым удалось разработать методику захвата различных ферментов в золь-гель матрицы на основе магнетита и создать прототип магнитоуправляемой биоактивной системы.

“В рамках этого этапа нашего проекта мы показали, как разработанная нами концепция работает на более специфичных объектах. Мы готовили тромболитический коллоид и испытывали его действие на искусственных сгустках крови, полученных из плазмы и крови человека, а также на человеческих тромбах, экстрагированных в процессе операции. Полученные результаты могут позволить нам в скором времени опробовать новую тромболитическую систему на живых существах. Сейчас мы как раз находимся на этапе согласования с Министерством образования и науки доклинических исследований”, — заключил руководитель Международной лаборатории растворной химии передовых материалов и технологий Владимир Виноградов.

_{Отчет о проделанной работе опубликован в журнале Scientific Reports 20 июня 2016 года.}