В свежем выпуске Science вышла статья-рассуждение про будущее биогибридной медицины – идеи «программировать» клетки организма на производство необходимых молекул. Авторы сообщают о том, что это решило бы такие проблемы как необходимость постоянного приема лекарственных средств, прохождение различных естественных «барьеров» организма и отторжение иммунной системой чужеродных клеток. Управление над подачей лекарств будет осуществляться с помощью биоэлектронных систем, мониторирующих состояние организма, или самим пациентом. Возможно, биогибридные лекарственные средства – это тот путь, по которому пойдет медицина будущего для обеспечения лучшего контроля над хроническими заболеваниями.
Графическое представление биогибридных лекарственных средств
Медицина XXI века обладает большим количеством биологических лекарственных средств, таких как антитела и гормоны. Их эффективность достаточно высока, а процесс производства очень затратный. Кроме того, нередко сложность использования этих лекарство состоит в их высокой иммуногенности. Что если дать возможность организму самостоятельно вырабатывать нужное лекарственное средство? Это потребовало бы объединения синтетической биологии (изменение генетической структуры клетки для создания новых функций или модификации уже имеющихся) и биоэлектроники (создания сенсорных систем для контроля нужных показателей организма).
Терапия множества различных состояний требует обратной связи – контроля уровня определенных веществ в организме. В этой связи существует необходимость в наличии сенсорных систем, которые бы отслеживали состояние организма и передавали информацию о необходимости поступления лекарства. На сегодняшний день уже существуют первые шаги к подобным концептам – например, «искусственная поджелудочная железа». Так называют комплекс из разных биоинженерных решений, основной задачей которых является помощь людям с сахарным диабетом 1-ого типа. Этот прибор устанавливается подкожно и содержит сенсор, регистрирующий уровень глюкозы в крови и помпу, подающую инсулин. Такой подход позволяет в реальном времени отслеживать эффективность действия лекарственного средства.
Еще один из подходов, внедряемых в медицину – использование тераностических клеток. Они способны распознавать патологическое состояние (например, онкологию, метаболические или воспалительные заболевания) и передавать сигналы, регулирующие клеточный ответ. На сегодняшний день разрабатываются тераностические клетки для терапии сахарного диабета 1-ого типа, фенилкетонурии, глиобластомы, рака поджелудочной, почек и др. Однако такие клетки сложно адаптировать к пациенту и отключить в случае возникновения нежелательной реакции.
Биоэлектроника занимает важное место в современной медицине. Сегодня уже широко применяются кардиостимуляторы, кохлеарные (слуховые импланты), стимуляторы блуждающего нерва, глубинные электроды для лечения расстройств движения, эпилепсии, депрессии. Многие из них работают по принципу обратной связи. В неврологии примером этому может служить RNS (responsive neurostimulator) – электрод, имплантированный напрямую в ткань головного мозга, считывающий начало приступа по ЭЭГ и подающий импульс, направленный на прекращение приступа.
Существует большая потребность подхода «регистрация биомаркеров – быстрое реагирование на них» у пациентов с кластерной головной болью, мигренью, паническими атаками, двигательными расстройствами, и множеством других состояний, в том числе за пределами неврологии и психиатрии. Лекарственные средства, регулярно поступающие в организм без необходимости постоянного приема терапии, были бы крайне актуальны для людей, страдающих депрессией, эпилепсией, хронической болью, болезнью Паркинсона и большим спектром других неврологических и психиатрических расстройств.
Биогибридные лекарственные средства – потенциально главное направление медицины будущего. Несмотря на то, что на сегодняшний день не определены биомаркеры многих заболеваний, существуют сложности с доставкой лекарственных средств и созданием биоматериалов, способных длительно находиться в организме, первые шаги уже сделаны и есть надежда на дальнейшее активное развитие этой сферы.
Текст: Вадим Русскин
Читайте материалы нашего сайта во ВКонтакте, Яндекс-Дзен и канале в Telegram
Rivnay J, Sheehan PE, Veiseh O. Are implantable, living pharmacies within reach? Science. 2024 Oct 18;386(6719):271-273. doi: 10.1126/science.adq5182. Epub 2024 Oct 17. PMID: 39418357.