Наночастицы против неизлечимых болезней

Диоксид титана - пигмент, используемый для изготовления устойчивых к внешнему воздействию красок. Но ученые из Новосибирского научного консорциума открыли новое предназначение этого вещества - оказалось, что наночастицы из диоксида титана помогают лекарственным препаратам проникать в клетки и бороться с ранее неизлечимыми вирусными инфекциями.

Огромное количество распространенных в мире вирусов обладают полным иммунитетом к антибиотикам. СПИД, полиомиелит и многие виды рака не могут быть излечены традиционными способами. Для борьбы с ними должны использоваться совершенно новые методы, блокирующие генетические механизмы "захватчиков".

Подобные медицинские технологии очень сложны для практической реализации. Необходимо, чтобы лекарственный препарат, нацеленный на блокирование вируса, не наносил вреда клеткам организма. В настоящее время ученые создали единственный вид подобных веществ - антисмысловые олигонуклеотиды.

Олигонуклеотиды представляют собой цепочку нуклеотидов, синтезированных в соответствии с генетическими особенностями того вируса, против которого они направлены. Проникая в клетку, лекарство способно блокировать определенные участки РНК вируса, с которого "вредитель" считывает необходимую для размножения информацию. В результате такого воздействия вирус перестает синтезировать необходимые ему белки и становится инертным и неэффективным.

Однако ввести олигонуклеотиды в клетку практически невозможно. Защитная мембрана воспринимает их как инородное тело и всячески блокирует проникновение внутрь. Если же препарат все-таки попадает в клетку, то она выделяет внутрь себя ферменты нуклеазы, которые быстро разлагают чужие нуклеотиды на отдельные химические блоки.

Ученые из Новосибирского научного консорциума (в состав которого входят исследователи из Новосибирского государственного университета, Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, Института катализа СО РАН и научного центра "Вектор") обнаружили, что широко применяемый в промышленности диоксид титана может послужить отличным проводником олигонуклеотидов, открывающим перед ними вход в клетку.

В ходе испытаний оказалось, что наночастица из диоксида титана и группы антисмысловых олигонуклеотидов имеет размер всего 4-5 нанометра, что позволяет ей беспрепятственно проникать сквозь мембрану клетки без посторонней помощи. При этом органическая клетка принимает такой тандем за "своего" и не пытается уничтожить его внутренними ферментами. Поскольку диоксид титана уверенно вступает в образование конгломератов с нуклеиновыми кислотами, то создание такой наночастицы происходит очень быстро и с высокой эффективностью.

Ученые прикрепили к каждой наночастице флуоресцентную метку-молекулу, наблюдая за которой они смогли видеть все перемещения лекарственных препаратов между клетками и внутри них. Кроме того, они установили, что если взвесь из наночастиц подвергнуть предварительному воздействию ультразвуком, то они практически перестают слипаться, вводятся в организм по отдельности и быстрее проникают в клетки.

Диоксид титана не токсичен и разрешен к применению в медицинских целях. Тем не менее ученые не спешат в апробации своего открытия на подопытных животных и людях - ведь воздействие наночастиц на клетку не может пройти абсолютно бесследно.

Руководитель проекта профессор факультета естественных наук Новосибирского государственного университета, доктор биологических наук Станислав Николаевич Загребельный считает, что необходимо изучить все возможные последствия накопления диоксида титана в организме. Как известно, клетка умеет самостоятельно избавляться от чужеродных веществ в своем составе. Теперь ученые хотят узнать - сможет ли она сделать это в отношении отработавших наночастиц, и если да, то каким именно образом?

Когда эта проблема разрешится, можно будет говорить о принципиально новом методе лечения вирусных инфекций. Создавая наночастицы, покрытые различными типами антисмысловых олигонуклеотидов, можно будет лечить все те болезни, с которыми человечество давно и подчас безуспешно борется.