Что такое наномедицина? Так же, как и традиционная медицина, она включает в себя диагностику, лечение и профилактику болезни, только все это выполняется молекулярными инструментами. Переход к наноразмерам в медицинском инструментарии имеет вполне логичное объяснение. Основной объект воздействия современной медицины – это клетка, а зачастую – макромолекулы (ДНК, белки, реже полисахариды). Но если размер клеток 7-20 мкм, а диаметр двойной спирали ДНК 2,4 нм, то и инструменты для их починки должны быть того же порядка, что и объект, то есть нанометрового диапазона.
Конечную цель наномедицины можно определить как создание «нанороботов-лекарей», которые путешествуют по организму, проходят через все барьеры и доставляют к клеткам лекарственную субстанцию, а также устройства для манипуляций над клетками и молекулами. Среди них могут быть и «нанороботы-чистильщики». Но это в перспективе.
Сегодняшний же уровень развития наномедицины – это доставка лекарственных и диагностических субстанций в наноконтейнерах в нужное место. Такая адресная доставка обеспечивает более эффективное действие лекарства и сохраняет окружающие ткани. Для нее служат нанокапсулы (стелс-липосомы) или векторы для генной терапии (вирусные и невирусные).
У наночастиц-лекарей несколько последовательных задач. Им надо найти в организме клетки-мишени, пройти через все барьеры, доставить к ним субстанцию для лечения или диагностики, затем проникнуть внутрь клетки и выгрузить содержимое. После выполнения своей задачи судьба наночастиц – распасться на части и покинуть организм. Для того, чтобы обеспечить выполнение всех этих этапов действий, им надо обладать некоторыми вполне определенными свойствами. Иметь рецепторы для направленного движения к цели. Обладать способностью проходить через клеточные мембраны. Высвобождать содержимое точно в нужное время и в нужном месте. Быть нетоксичными.
Мишени, на которые направлены наночастицы, это, к примеру, раковые клетки, клетки, зараженные вирусом, атеросклеротические бляшки и всяким образом поврежденные органы. Когда доксорубицин доставляется к опухоли в липосомах, его лечебное действие на опухоль в несколько раз больше, чем когда раствор просто вводится в организм (в опытах на мышах). Барьеры, которые встают на пути наночастиц, многообразны: стенки желудочно-кишечного тракта, стенки капилляров, гемато-энцефалический барьер (между кровью и клетками мозга), мембрана клетки и мембраны клеточных органелл. И они их успешно преодолевают. Например, через ГЭБ наночастицы проходят лучше, чем отдельные молекулы.
Выгрузка содержимого в нужном месте – очень важный этап. Если лекарство не освободится в мишени, оно не сработает. Если оно выйдет наружу по пути к цели, будет еще хуже: оно сработает не там, где надо, и в результате пострадают прочие ткани. Чтобы обеспечить правильное высвобождение субстанции, его надо контролировать, а для контроля служат либо факторы внешней среды: температура, рН, специфические ферменты, либо время. То есть, механизм «выгрузки» реагирует на определенную температуру или кислотность, которая характерна для нужного места в организме, или срабатывает через строго определенное время, требуемое для доставки.
Больше всего в наномедицине ученые продвинулись в области генной терапии. Вирусные векторы – это реальное воплощение нанороботов (хотя и с некоторыми существенными недостатками, например, их вирулентность и иммунные реакции на них). Эти недостатки стимулируют разработку альтернативных – невирусных векторов, которые имитируют строение вирусной частицы. Хотя и у них есть трудности, требующие преодоления: обеспечить эффективную загрузку лекарственным веществом и сигнал для его высвобождения.
Если представить себе нанолекарство будущего, то оно, будет способно активного нацеливаться на мишень, проходить через все мембраны, в том числе внутрь клетки (по принципу эндоцитоза), и достигать в ней молекул-мишеней.
