Г. Кобринський, доктор медичних наук
Відомо, що захворювання вражають не весь організм, а розвиваються в окремих органах і тканинах. Так, наприклад, при раку головні події відбуваються в місці розташування пухлини, при інфаркті міокарда - в м'язі серця, при дизентерії - в кишечнику. Тому і лікування піде швидше і успішніше, якщо ліки будуть діяти безпосередньо в осередку захворювання. Особливо це важливо в тих випадках, коли доводиться мати справу з вельми отруйними препаратами, які добре лікують саму хворобу, але при цьому погано впливають на інші системи організму. Часто це змушує відмовлятися від використання подібних речовин і застосовувати менш ефективні.
Однак створити потрібну концентрацію лікарських речовин в уражених хворобою місцях, не зачіпаючи інші, - завдання непросте. Адже медикаменти, яким би способом їх ні вводили, розходяться по всьому організму більш-менш рівномірно. А щоб вони потрапили в потрібні місця, зробили висновок медики, необхідний якийсь носій, який би міг їх туди доставити. За останні кілька років було зроблено багато спроб для вирішення цієї проблеми, перепробувано безліч з'єднань, і виявилося, що найкращими носіями ліків є ліпосоми.
Ліпосоми можуть бути одношаровими (діаметр 250. 300 ангстрем) і багатошаровими (5. 50 мікрометрів). Заштриховані тони - місце знаходження води, світлі - бімолекулярний ліпідний шар, «хвости» складових його молекул звернені всередину шару.
Які ж якості ліпосом дають їм переваги перед іншими носіями ліків? Перш за все, це спорідненість з природними мембранами клітин за хімічним складом. Відомо, що ліпіди, що входять до складу мембран, займають від 20 до 80 відсотків їх маси. Тому при правильному підборі компонентів ліпосом їх введення в організм не викликає негативних реакцій.
Друга важлива властивість ліпосом - це універсальність. Завдяки напівсинтетичній природі можна широко варіювати їх розміри, характеристики, склад поверхні. Це дозволяє доручати ліпосоми переносити широке коло фармакологічно активних речовин: протипухлинні і протимікробні препарати, гормони, ферменти, вакцини, а також додаткові джерела енергії для клітини, генетичний матеріал.
По-третє, ліпосоми порівняно легко руйнуються в організмі, вивільняючи доставлені речовини, але в шляху проходження ліпосоми, самі позбавлені властивостей антигену, надійно вкривають і свій вантаж від контакту з імунною системою і, отже, не викликають захисних і алергічних реакцій організму.
Важливу роль відіграє також характер взаємодії ліпосом з клітинами. Воно може приймати різні форми: найпростіша - ліпосоми адсорбуються (прикріплюються) на клітинній поверхні. Справа може на цьому закінчитися, а може піти далі: ліпосом поглине клітина (цей процес «заковтування» називається ендоцитоз), і разом з нею всередину клітини потраплять ті речовини, які вона доставила. Нарешті, ліпосоми можуть злитися з мембранами клітин і стати їх частиною. При цьому можуть змінюватися властивості клітинних мембран: наприклад, їх в'язкість і проникність, величина електричного заряду. Може також збільшитися або зменшитися кількість каналів, що проходять через мембрани. Таким чином, завдяки ліпосоми з'являється новий спосіб спрямованого впливу на клітину, який можна назвати «мембранної інженерією».
Форми взаємодії ліпосом з мембраною клітини: ліпосоми може збільшити проникність мембрани - викликати утворення додаткових каналів (I); може прикріпитися до мембрани - адсорбуватися (II); важлива форма взаємодії - поглинання ліпосоми кліткою, в цьому випадку речовина, принесене ліпосоми, потрапляє безпосередньо в клітку (III); іноді клітинна мембрана і ліпосоми обмінюються ліпідами (IV), а в інших випадках мембрани ліпосоми і клітини зливаються (V).
Як носії ліків ліпосоми найбільш широке застосування отримали в експериментальної онкології. Суть в тому, що існує ряд препаратів, вельми ефективно руйнують злоякісні клітини або гальмують їх зростання. Однак застосувати їх в терапевтичних цілях не завжди можливо через їх великий токсичності або погану розчинність в воді. За допомогою ліпосом ці труднощі можна подолати. Так, в одній лабораторії за допомогою ліпосом вводили мишам, хворим на лейкемію, нерастворяющуюся препарати і спостерігали уповільнення зростання числа злоякісних клітин. Інші дослідники навантажували ліпосоми антрациклінами: ці речовини активні проти широкого кола злоякісних пухлин, але вельми отруйні для інших тканин, особливо для серцевого м'яза, - і шкідливий вплив цих сполук значно знижувався, що, як наслідок, дозволяло істотно збільшувати їх дози.
Ліпосоми можна використовувати і для боротьби з інфекційними захворюваннями. Вельми показовими в цьому плані можуть служити експериментальні дані по лікуванню лейшманіозу - захворювання, широко розповсюдженого в південних країнах, де різними його формами страждає близько 100 мільйонів чоловік. Хвороба вражає печінку, селезінку, кістковий мозок.
Звичайний лейшманіоз лікують препаратами сурми, які дуже токсичні. Але коли їх ввели експериментальним тваринам за допомогою ліпосом, то вони стали пригнічувати розмноження збудників хвороби в клітинах печінки в сотні разів ефективніше, ніж зазвичай, а токсична дія на серце і нирки помітно знизилася, що дозволило збільшити дозу препарату. Схожі результати були отримані і при лікуванні схожих на лейшманіоз грибкових захворювань - криптококкоза і гістоплазмозу.
Коли мікроорганізми - збудники хвороб «ховаються» усередині клітин, то тим самим вони захищаються як від імунної системи організму (антитіл), так і від дії ліків. Буває, що макрофаги, захопивши хвороботворні бактерії, не можуть їх переварити. У всіх таких випадках захворювання набуває затяжного, хронічного перебігу, і тоді необхідно, щоб лікувальні засоби могли проникати всередину заражених клітин, причому в потрібній для лікування концентрації. Результати експериментів групи американських дослідників, які працювали з макрофагами мишей, заражених бактеріями мишачого черевного тифу, показали, що ліпосоми і тут значно підвищують ефективність лікування: вони доставляли макрофагам антибіотик цефалотин, і число бактерій всередині клітин знизилося набагато сильніше, ніж при обробці таких же клітин чистим антибіотиком. При цьому вдавалося досягти досить високої його концентрації всередині клітин, тобто саме там, де знаходилися збудники захворювання.
Інші дослідники, використовуючи антибіотик гентаміцин, укладений в ліпосоми, отримали такі ж результати проти збудників бруцельозу, причому досліди були проведені як на культурі клітин, так і на тварин - морських свинках.
Таким чином, ліпосоми допомагають довше зберігати високий рівень концентрації лікарських препаратів в крові і в клітинах, а також допомагають їм проникнути в ті області, куди без ліпосом вони потрапити не можуть.
Форми взаємодії ліпосом з клітинами, про які ми говорили спочатку, багато в чому пояснюють їх здатність долати деякі анатомічні бар'єри організму, зокрема, стінки шлунково-кишкового тракту, Ця обставина вчені спробували використовувати для лікування цукрового діабету, тобто спробували вводити інсулін в ліпосоми через рот. Справа в тому, що інсулін хворим дають за допомогою уколів, що, звичайно, і неприємно, і незручно. У таблетках же інсулін неефективний, бо руйнується в шлунково-кишковому тракті раніше, ніж потрапляє «до місця роботи» - в кров. Чи не виручать чи тут ліпосоми?
Досліди проводилися на щурах, у яких попередньо штучним шляхом викликали цукровий діабет, І виявилося, що введення інсуліну в ліпосоми викликало зниження цукру в крові тварин, бо ліпосоми захищають цей гормон від руйнування шлунково-кишковому тракті. В даний час дослідження в цьому напрямку тривають. Мета їх - домогтися можливості лікування діабету введенням інсуліну через рот, що буде великим подарунком для хворих цією важкою недугою.
Надалі були зроблені спроби введення таким методом і інших речовин. Вони не завжди виявлялися вдалі, проте деяких випадках було досягнуто безсумнівний успіх. Так, в дослідах на тваринах вдавалося ввести в ліпосоми через шлунково-кишковий тракт активатори вироблення інтерферону, що руйнує тромби террілітін, вітамін К та інші речовини. Такий шлях введення в організм ряду ліків є вельми перспективним, особливо в тих випадках, коли їх ін'єкції менш бажані або взагалі неможливі. Але поки що не зовсім зрозуміло, чому одні речовини, укладені в ліпосоми, проходять крізь стінку кишечника, а інші цього зробити не можуть. Механізм цього явища в даний час вивчається.
Використання ліпосом для точної, цілеспрямованої доставки лікарських речовин має, однак, і певні обмеження. Справа в тому, що після потрапляння в організм більша частина ліпосом поглинається клітинами ретикулоендотеліальної системи, що складається в основному з макрофагів, здатних поглинати з крові сторонні частинки і знищувати (переварювати) їх, що необхідно для підтримання сталості внутрішнього середовища. Найбільше скупчення цих клітин знаходиться в печінці, селезінці, кістковому мозку, лімфатичних вузлах і кровотоку. Тому, якщо мета введення ліпосом полягає в їх контакті з клітинами ретикулоендотеліальної системи, то проблем майже не виникає: ліпосоми туди потраплять (збудники інфекційних захворювань, про лікування яких ми говорили вище, перебували саме в таких клітинах). Якщо ж потрібно, щоб ліпосоми доставили свій вміст в інші місця, то домогтися цього складніше.
Однак дослідження, проведені в останні роки, дозволяють сподіватися, що і цю перешкоду в принципі можна обійти. Так, був поставлений наступний експеримент. Лікували пухлини мишей, локалізовані в правій задній лапці тварин. Для того щоб ліпосоми, що містили протипухлинні ліки, які не були захоплені макрофагами, останні вирішено було блокувати: тваринам ввели спочатку порожні ліпосоми, а через годину - ліпосоми, що містили радіоактивний індій. І виявилося, що його концентрація в клітинах пухлини зросла на 50 відсотків у порівнянні з контрольними тваринами, яким блокади не проводили.
У Всесоюзному кардіологічному науковому центрі, в лабораторії В.П. Торчіліна здійснили спрямований транспорт ліпосом в зону експериментального інфаркту міокарда. Зробили це за допомогою антитіл до міозин - білку серцевого м'яза, вони були прикріплені хімічно до поверхні ліпосом. Ліпосоми накопичувалися як у зоні інфаркту, так і в нормальної тканини серця (тобто там, де був міозин), хоча значна їх частина все ж локализовалась в клітинах печінки.
Виявлено також, що дуже ефективно введення ліпосом прямо в кров, скажімо, через вену. При цьому в печінку і селезінку потрапляє ліпосом у багато разів більше, ніж при введенні їх через очеревину і особливо під шкіру.
Таким чином, комбінуючи способи введення, можна сподіватися на успішне лікування за допомогою ліпосом і тих захворювань, які мало пов'язані з клітинами ретикулоендотеліальної системи.
Дослідження останніх років встановили, що система макрофагів грає важливу роль в захисті організму від різних інфекцій і новоутворень (пухлин). Макрофаги здатні знищувати як пухлинні клітини, так і клітини, уражені вірусами, не зачіпаючи при цьому нормальні, здорові клітини. Але роблять все це макрофаги лише в активованому стані. А активують їх лімфоцити, які виділяють для цього спеціальні речовини - лімфокіни.
Крім лимфокинов макрофаги можуть бути активовані і іншими речовинами, зокрема мікобактеріями, до яких належать і бацили туберкульозу. Давно відомо, що ці мікроорганізми в суміші з антигенами здатні посилювати імунну відповідь. Грунтуючись на цій властивості, були приготовлені препарати, що підсилюють імунну відповідь і отримали назву ад'ювантов. Початком ад'ювантних властивостей мікобактерій виявилося речовина пептидної природи, так званий мурамілдіпептід. Він так само, як і лімфокіни, виявив здатність активувати макрофаги.
Вчені спробували використовувати ці речовини для лікування пухлин та інфекційних захворювань. Однак їх ефективність виявилася невисокою, оскільки вони всього на 1. 2 години затримуються в організмі. Результати були краще, якщо активатори вводили часто і у великих дозах. Однак при цьому виявлялися небажані побічні дії на організм, а, крім того препаратів потрібно було занадто багато.
Різкий зрушення на краще намітився в 1981 році, коли було встановлено, що здатність лімфокінів і мурамілдіпептіда активувати макрофаги значно зростає, якщо ці речовини вводити в ліпосоми. При цьому спостерігається збільшення тривалості їх дії, іноді до декількох діб. Важливо і те, що вдається у багато разів знизити їх дози без шкоди для ефективності. Цікаво відзначити, що обидва препарати, укладені в одні і ті ж ліпосоми, при активації посилювали дію один одного.
Мурамілпептидів в ліпосоми виявився також досить ефективним проти вірусу герпесу, а в поєднанні з таким препаратом, як глюкантін, - і проти вже згадуваного лейшманіозу.
Ефективність використання ліпосом як носіїв ліків багато в чому залежить ще і від того, чи зуміють вони зберегти свою цілісність після введення в організм. Справа в тому, що у ліпосом є досить серйозний «ворог» - сироватка крові. До її складу входять ліпопротеїни - складні білки, що містять ліпіди. Обмінюючись з ліпосомами ліпідами, ліпопротеїни сприяють руйнуванню ліпосом і витікання назовні їх вмісту. Однак уже зараз знайдені способи, що дозволяють збільшити стійкість ліпосом до дії ліпопротеїнів. Наприклад, цього допомагає введення до складу ліпосом холестерину. Є й інші варіанти зміни складу ліпосом, що дозволяють їм успішно захищатися від руйнування сироваткою крові.
Таким чином, в практичному використанні ліпосом відкриваються непогані перспективи. Крім медицини, вони можуть бути корисні в сільському господарстві, вже зараз вони знаходять застосування в генній інженерії: з їх допомогою можна більш ефективно, ніж звичайним шляхом, вводити генетичну інформацію всередину клітин.
Звичайно, не слід думати, що широкі клінічні випробування ліпосом можна почати вже сьогодні. Для цього слід вирішити ще ряд проблем. Однією з них є спосіб введення ліпосом. Так, навряд чи слід рекомендувати внутрішньовенне, хоча і досить ефективне, їх введення, бо існує певна небезпека закупорки судин (емболії). Менше побоювань викликають внутрішньом'язове і підшкірне запровадження додаткових мит, і особливо - через рот, так як зі сказаного вище зрозуміло, що в ряді випадків ліпосоми з ув'язненими в них речовинами здатні проходити через стінки шлунково-кишкового тракту. Такий спосіб введення ліпосом в організм, мабуть, нешкідливий.
Серйозну проблему представляє стерилізація ліпосом. Поки що найбільш прийнятним способом слід вважати стерилізацію ліпосом за допомогою таких фільтрів, пори яких пропускають тільки молекули ліпідів і затримують мікроорганізми.
Дуже істотні також терміни зберігання ліпосом після їх приготування. Поки вони невеликі. Але, мабуть, і ця проблема незабаром буде вирішена, так як нещодавно знайдений спосіб сушіння попередньо заморожених ліпосом. Такі висушені ліпосоми, що містять лікарські речовини, здатні зберігатися досить довго: місяці і роки. Для їх використання досить долити до них той обсяг води, який був вилучений при сушінні.
Г. Кобринський, доктор медичних наук Липосоми, або ліпідні бульбашки, відомі давно, та й знайомі, напевно, кожному: дуже схожі на них ті крапельки жиру, які потрапляють у воду, але це, зрозуміло, схожість чисто зовнішня. Звичайно, ті, про ко