Источник: Journal of Colloid and Interface Science (2024). DOI: 10.1016/j.jcis.2024.03.088
В последние годы терапевтические белки все чаще используются для лечения рака, ВИЧ и других заболеваний. Проблема с этими типами лекарств заключается в том, что высвобождение происходит быстро, и поэтому лекарство необходимо вводить часто.
Ремко Туинье, профессор физической химии в Технологическом университете Эйндховена (TU/e), и его команда нашли решение. Они разрабатывают новый метод, в котором белки больше не плавают свободно, а образуют твердые пакеты. «Я ожидаю увидеть применение в фармацевтической промышленности в течение нескольких лет», — говорит Туинье.
Лекарства на основе белка стали незаменимыми в медицинском мире. Помимо прочего, они играют роль в новых методах лечения рака. Однако гарантировать, что эти препараты выполняют свою работу в организме, является непростой задачей. Часто доза вводится слишком быстро.
Белки по своей природе малы (несколько нанометров) и поэтому быстро распространяются. Чтобы обеспечить более медленное высвобождение, эффективнее позволить им образовывать более крупные частицы (агрегаты) контролируемым образом. В настоящее время для этой цели используются такие методы, как струйная мельница и распылительная сушка. Однако эти методы могут повредить химическую структуру или функцию белков.
Как это работает
Чтобы преодолеть эту проблему, Туинье и его коллеги разработали новый метод. Они работают с DSM Biomedical, ведущей мировой компанией, занимающейся разработкой материалов для производителей биофармацевтических препаратов.
Работает это так: сначала полиэтиленгликоль (ПЭГ) (полимеры) добавляется к смеси мелких частиц. Затем эта смесь быстро замораживается. ПЭГ помогает должным образом концентрировать белки в более крупных областях, а затем формировать агрегаты, которые фиксируются замораживанием.
Исследовательская работа опубликована в Журнале коллоидной и интерфейсной науки.
«По мере добавления большего количества полиэтиленгликоля белки становятся более липкими; они сильнее притягиваются друг к другу. Объединяя это с лиофилизацией, мы можем формировать и стабилизировать белковые комки. Это заставляет белки слипаться в более крупные, но контролируемые комки».
Если эти белковые агрегаты «упаковать» в еще более крупные частицы микронного размера, часто используемые в медицинских целях, это поможет регулировать высвобождение лекарств медленнее и более контролируемым образом.
Важной вехой стало открытие первых микрочастиц доктором Цзяньканом Сонгом, постдоком и первым автором статьи, вспоминает Туинье. «Это был волнующий момент. Тогда мы не знали, например, будет ли процесс замораживания работать слишком быстро, сохраняя белки слишком маленькими.
«Затем мы обнаружили, что регулировка конечной температуры во время замораживания влияет на размер агрегатов. Затем мы поняли, что наше фундаментальное исследование сочетания быстрого замораживания с липкостью между белками, вызванной ПЭГ, может иметь полезное применение в фармацевтической промышленности».
Будущие методы лечения
Теперь команда знает, что новый метод может иметь большую ценность в медицинском мире, где пациенты, получающие лечение от рака, теперь часто получают инъекции. Это можно было бы сократить до гораздо меньшего количества инъекций, поскольку препарат остается эффективным в организме гораздо дольше.
Теперь метод необходимо оптимизировать, — объясняет Тюнье. «Мы продолжаем исследовать этот вопрос в TU/e в сотрудничестве с DSM Biomedical. Для лечения рака или ВИЧ нам нужны разные типы белков, каждый из которых имеет уникальные свойства, такие как размер и заряд. Благодаря гибкому подходу мы гарантируем, что наш метод широко применим».
Обычно на получение одобрения нового полимера уходят годы, поскольку требуются обширные испытания. «Но это не так, потому что полимеры, которые мы используем, уже одобрены для аналогичных применений». Тюнье ожидает, что через несколько лет мы увидим на рынке первые лекарства, разработанные с использованием нового метода.
Дополнительная информация: Цзянькан Сонг и др. , Образование супрапротеинов, опосредованное замораживанием, с использованием сил истощения, Журнал коллоидной и интерфейсной науки (2024). DOI: 10.1016/j.jcis.2024.03.088
Предоставлено Технологическим университетом Эйндховена
