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.
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