Здоровье - медицинский портал Азербайджана

Новая разработка была создана Мехди Разави (Mehdi Razavi), доцентом Медицинского колледжа Калифорнийского университета, и Angela Shar, студенткой биомедицинских наук Калифорнийского университета из лаборатории биоматериалов и наномедицины.

     Остеопороз - это заболевание, характеризующееся дисбалансом между способностью организма формировать новую костную ткань и разрушать старую. По данным Фонда здоровья костей и остеопороза (BHOF), каждая вторая женщина и каждый четвертый мужчина в возрасте 50+ лет ломают кости из-за остеопороза. Кроме того, эксперты прогнозируют, что к 2025 году остеопороз будет вызывать около 3 миллионов переломов и ежегодно обходиться мировому бюджету в 25,3 миллиарда долларов.

«Здоровый организм заменяет старую или поврежденную костную ткань с постоянной скоростью, чтобы обеспечить хорошее качество и массу кости. Но когда скорость резорбции кости становится выше, чем скорость образования кости, это приводит к остеопорозу, то есть системному заболеванию костной системы», - отметил ученый Разави.

Чем новое средство превосходит старые методы?

Традиционные методы лечения остеопороза, например, бисфосфонаты для ингибирования резорбции кости, связаны с побочными реакциями, такими как остеонекроз (гибель костных клеток в каком-либо участке костной ткани) и нежелательные явления со стороны желудочно-кишечного тракта. Новый подход позволяет избегать подобные побочные эффекты.

Как это работает?

Изобретение состоит из чувствительных к ультразвуку нанопузырьков, которые высокоточно воздействуют на целевые участки тела человека. «Существует множество наноплатформ для лечения остеопороза. Но преимущество чувствительных к ультразвуку нанопузырьков заключается в том, что под действием ультразвука они прицельно разрушаются в нужном месте и, тем самым, доставляют необходимые генетические конструкции. Причем ультразвук уже сам по себе может способствовать образованию костной ткани», - говорит Razavi. 

Нанопузырьки несут связанный с остеопорозом нокаутирующий или сайлесинговый (подавляющий) ген, а также малую интерферирующую рибонуклеиновую кислоту катепсина К (миРНК CTSK). Нанопузырьки защищают миРНК от прямого взаимодействия с окружающей средой и нацелены на клетки остеокластов, которые являются клетками кости, экспрессирующими ген CTSK. В свою очередь, CTSK играет ключевую роль в процессе резорбции кости. В конечном счете за счет подавляющего действия миРНК происходит снижение высокой экспрессии гена CTSK и активности остеокластов.

Стоит отметить, что нанопузырьки - это не просто система доставки, она также помогает замедлить высвобождение лекарства и продлить эффект подавления генов. Каждый нанопузырек представляет собой действующее вещество, запакованное в жидкую оболочку и содержащее газовое ядро, необходимое для визуализации и отслеживания нанопузырьков. 

Пузырьки проникают в костные клетки, ищут и находят гены, вызывающие остеопороз, а затем «хоронят» миРНК CTSK, которые затем образуют комплексное соединение.  «Получившийся комплекс термодинамически нестабилен, что приводит к своего рода подавлению или отключению этих генов. Когда вы после этого измеряете экспрессию катепсина К, то получаете более низкие показатели экспрессии», - отметил Razavi. 

Для контролируемого, последовательного высвобождения и индивидуального подхода (например, низкая интенсивность лечения для поверхностных переломов по сравнению с высокой интенсивностью для глубоких повреждений) можно изменять параметры ультразвука, включая время воздействия, интенсивность, частоту и форму волны.

Схематическое изображение технологии. Нанопузырьки состоят из альбуминовой белковой оболочки с газовым ядром из перфторуглерода (PFC), содержащим миРНК катепсина K (CTSK), которую использовали из-за ее роли в подавлении гена катепсина К, вызывающего остеопороз. Нанопузырьки функционализированы алендронатом, молекулой, которая служит биомаркером для остеокластов, нацеленных на кости.

     «Это технология двойного действия. С одной стороны происходит уменьшение резорбции костной ткани, а с другой - увеличение костеобразования с помощью ультразвука» - подчеркнул Razavi. «Наше изобретение - это жизнеспособная и безопасная альтернатива, которая не только лечит остеопороз, но и предотвращает его последствия», -  заключил ученый.