КОМАНДНАЯ доставка лекарств
На трехмерных изображениях симулированной мульти-болюсной доставки к различным структурам мозга (стриатум, миндалина, черная субстанция и гиппокамп) показаны от одного до четырех болюсов. Предоставлено: лаборатории Грейбила, Симы и Лангера.

В то время как мы начинаем изучать лекарственные препараты и терапевтические средства, которые могут помочь облегчить мозговые расстройства, эффективная доставка остается препятствием для борьбы с этими разрушительными болезнями. В новых исследованиях лабораторий Graybiel, Cima и Langer в MIT теперь используется вычислительный подход, учитывающий неправильную форму целевой области мозга, для эффективной и специфической доставки лекарств.

«Идентификация терапевтических молекул, которые могут лечить нервные расстройства, — это только первый шаг», — говорит профессор Института Массачусетского технологического института Энн Грейбил, старший автор статьи. «По-прежнему существует огромная проблема, когда речь идет о точной доставке терапевтического средства клеткам, наиболее пострадавшим от расстройства. Поскольку мозг настолько структурно сложен, а субрегионы имеют неправильную форму, срочно необходимы новые подходы к доставке».

Точный таргетинг

Мозговые расстройства часто возникают из-за дисфункции в определенных регионах. Например, болезнь Паркинсона возникает в результате потери нейронов в определенной области переднего мозга, в полосатом теле. Ориентация на такие структуры является основной терапевтической целью, которая требует как преодоления гематоэнцефалического барьера, так и специфичности для структур, пораженных этим расстройством.

Такая целевая терапия потенциально может быть достигнута с использованием внутримозговых катетеров. Хотя это более специфическая форма доставки по сравнению с системным введением лекарственного средства через кровоток, многие области мозга имеют неправильную форму. Это означает, что доставка по всей конкретной области головного мозга с использованием одного катетера, а также ограничение распространения данного лекарства за пределы целевой области, затруднена. Действительно, интрацеребральная доставка перспективных лекарственных средств не привела к желательному долгосрочному облегчению расстройств.

«Точная доставка лекарств для достижения этих целей действительно важна для обеспечения оптимальной эффективности и предотвращения нежелательных побочных эффектов. Наша новая система, называемая КОМАНДА, определяет, как лучше дозировать цели», — говорит Майкл Сима, старший автор учиться и Дэвид Хох Кох, профессор инженерных наук на факультете материаловедения и инженерии и член Института интеграционных исследований рака им. Коха при Массачусетском технологическом институте.

КОМАНДНЫЙ ответ

В случае болезни Паркинсона имеются имплантаты, которые ограничивают симптомы, но они эффективны только в подгруппе пациентов. Тем не менее, существует ряд многообещающих потенциальных терапевтических методов лечения, таких как введение нейротрофического фактора глиального происхождения, для которого необходима длительная и точная доставка для продвижения терапии вперед.

Лаборатории Graybiel, Cima и Langer разработали COMMAND (алгоритмы вычислительного картирования для доставки нейронных лекарств), чтобы помочь направить лекарство в определенную область мозга на нескольких участках (доставка нескольких болюсов).

«Считается, что многие клинические испытания провалились из-за плохого распределения лекарств после интрацеребральной инъекции», — объясняет доктор философии Халил Рамади. ’19, один из ведущих исследователей в работе, и постдок в институтах Коха и Макговерна. «Мы рационализировали тот факт, что как для экспериментальных экспериментов, так и для клинической терапии была бы полезна вычислительно оптимизированная инфузия, чтобы обеспечить большую согласованность между группами и исследованиями, а также более эффективную терапевтическую доставку».

Система COMMAND находит баланс между двумя проблемами доставки лекарств, максимизируя поставленную цель и сводя к минимуму доставку вне цели. КОМАНДА по сути является алгоритмом, который минимизирует ошибку, которая отражает утечку за пределы определенной целевой области — в данном случае стриатуме. Вторая ошибка также сводится к минимуму, и это заключает в себе необходимость нацеливаться на эту область мозга неправильной формы. Стратегия для преодоления этого состоит в том, чтобы доставить несколько «болюсов» в разные области стриатума, чтобы точно, но в то же время полностью нацелиться на этот регион.

«КОМАНДА применяет простой принцип при определении места размещения лекарства: максимизируйте количество лекарства, попадающего в целевую структуру мозга, и минимизируйте ткани, находящиеся за пределами целевого региона», — объясняет Эшвин Башьям, доктор философии. 19 лет, ведущий автор и бывший аспирант с Майклом Симой в Массачусетском технологическом институте. «Этот баланс определяется на основе свойств препарата, таких как минимальная эффективная терапевтическая концентрация, токсичность и диффузионная способность в тканях мозга».

Количество мест нанесения лекарств поддерживается на минимально возможном уровне, что упрощает хирургическое вмешательство и в то же время обеспечивает достаточную гибкость для охвата целевой области. В компьютерном моделировании исследователи смогли доставлять лекарства в компактные структуры мозга, такие как стриатум и миндалина, а также в более широкие и нерегулярные области, такие как гиппокамп.

Чтобы исследовать пространственно-временную динамику фактической доставки, исследователи использовали позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) и «меченый» раствор, Cu-64, который позволял им отображать и следовать введенному болюсу после доставки с помощью микрозонда. Используя эту систему, исследователи успешно использовали ПЭТ для проверки точности много-болюсной доставки к стриатуме крысы и ее охвата в соответствии с инструкциями COMMAND.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *