Чудеса современной медицины вновь поражают воображение: Ученым удалось создать модифицированную версию водорослей, способных переносить в организм мышей крошечные капсулы, наполненные антибиотиками. Новая терапия поможет бороться со смертельными легочными инфекциями. Полученные результаты вселяют надежду, что однажды подобный метод лечения сможет исцелить тяжелобольных пациентов, страдающих от бактериальной инфекции того же характера.Credit: Fangyu Zhang and Zhengxing Li

Ключ к этой работе - в наночастицах, доставляющих лекарство, которые в десятки тысяч раз меньше толщины человеческого волоса. Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что водоросли с содержанием наночастиц способны бороться с инфекцией пневмонии у мышей. Грызуны, прошедшие лечение, живы до сих пор, в отличие от мышей с тем же заболеванием, которые погибли в течение трех дней. Работа команды была опубликована в четверг в журнале Nature Materials.

Как это ни парадоксально, но эффективность антибиотиков ограничивается собственным метаболизмом и иммунной системой организма. Когда мы принимаем таблетки перорально или получаем антибиотик внутривенно, лекарства отправляются в путешествие, чтобы в результате попасть по назначению. Им предстоит преодолеть многочисленные барьеры и мембраны, одновременно уклоняясь от обнаружения "патрулирующими" клетками. Для того чтобы антибиотики смогли быстрее попадать в очаг инфекции, исследователи из UCSD задействовали наночастицы. Благодаря своему размеру в сочетании с защитным покрытием, имитирующим один из типов иммунных клеток, такие частицы обеспечивают безопасное перемещение лекарственных препаратов.

"При внутривенной инъекции иногда лишь очень малая часть препаратов попадает в легкие, - заявил в пресс-релизе соавтор исследования, исследователь фармацевтики из UCSD Виктор Низет. В результате некоторые тяжелобольные пациенты умирают от пневмонии даже при лечении самыми современными антибиотиками". По словам Низета, "новая методика способна уничтожить смертельно опасные бактерии и спасти жизнь пациентам".

Разработанные наночастицы не могут перемещаться по организму самостоятельно. Для подобных "путешествий", а также для того, чтобы избежать захвата иммунной системой, им нужна определенная помощь. Чтобы решить эту задачу, ученые внедрили крошечные капсулы с лекарствами в одноклеточные зеленые водоросли и выпустили в трахеи 12 мышей, зараженных Pseudomonas aeruginosa (синегнойной палочкой). В результате водоросли смогли избежать атаки макрофагов, как это произошло бы с обычными наночастицами.

Все 12 мышей, которым давали комбинированную терапию водорослями и наночастицами, остались живы даже спустя с несколько месяцев, в то время как грызуны, не получавшие лечения, погибли в течение трех дней. Кроме того, новый метод по эффективности превзошел внутривенное введение того же антибиотика в равной концентрации. Для достижения такого же эффекта потребовалась бы 3000-кратная доза препарата.

Более того, исследователи обнаружили, что наночастицы и водоросли не оказывают вредного воздействия на клетки мышей и разлагаются после высвобождения антибиотиков. "После такой терапии в организмах мышей не осталось каких-либо токсичных веществ", - сказал соавтор исследования, исследователь наноинженерии из UCSD Джозеф Ванг в пресс-релизе.

В настоящее время ученые проводят дальнейшие изучения взаимодействия водорослей и наночастиц с иммунными системами животных. В конечном итоге они планируют превратить эту терапию в спасительное лечение для пациентов отделения интенсивной терапии. Конечно, в том случае, если пациенты согласятся с мыслью о введении крошечных водорослей в свой организм.

Источники: Journal The Daily Beast, Journal  Nature Materials.
1. (https://www.nature.com/articles/s41563-022-01360-9)

2. (https://www.thedailybeast.com/algae-powered-by-nanoparticles-fought-off-deadly-pneumonia?ref=wrap)