Ирина Михайловна ЕРМАК: «Мы стремимся быть полезными людям»

Инновации

Доктор химических наук Ирина Михайловна ЕРМАК

Традиционные лекарственные формы (ЛФ), содержащие одно или несколько индивидуальных лекарственных средств (ЛС), имеют целый ряд таких существенных недостатков как: недостаточная биосовместимость, повышенный расход ЛС, вызванный тем, что препарат не достигает всех необходимых биологических мишеней, взаимодействие с нецелевыми биообъектами, что приводит к побочным эффектам, невозможность поддержания оптимальной терапевтической концентрации в течение необходимого времени и, как следствие, необходимость частого приёма лекарственного препарата. О том, как развитие современных технологий подготовило основу для создания новых, инновационных лекарств, не только лишённых перечисленных выше недостатков, но и способных к направленному транспорту ЛС в очаг патологического процесса, мы беседуем с главным научным сотрудником лаборатории молекулярных основ антибактериального иммунитета Тихоокеанского института биоорганической химии им. Г.Б. Елякова, доктором химических наук Ириной Михайловной ЕРМАК.

– Ирина Михайловна, нежели возможно «попасть лекарством в цель»?

– Действительно, новые лекарственные формы позволяют осуществлять направленный транспорт ЛС, а кроме того: пролонгировать их действие, и как следствие, снизить частоту приёма препарата; обеспечить необходимую биосовместимость; защитить ЛС от преждевременной биодеградации; преодолеть биологические барьеры, включая стенки желудочно-кишечного тракта; обеспечить контролируемое высвобождение ЛС, поддержать их оптимальную терапевтическую концентрацию; минимизировать побочные эффекты.

– Наверное, эти лекарства пока что очень редки?

– Нет, лекарственные препараты с улучшенной системой доставки составляют уже более четверти мирового объёма продаж лекарств и позволяют в значительной степени увеличить эффективность используемого ЛС. Для создания таких новых лекарств важен выбор оптимальной ЛФ (в виде капсул, таблеток, мазей и т.д.), обеспечивающей продолжительное терапевтическое действие. Как правило, это микрочастицы, созданные на основе биосовместимых и биоразлагаемых полимерных композиций, мицелл и липосом, используемые перорально или в виде аппликаций.

– А каким образом эти микрочастицы попадают в организм пациента?

– Во многих случаях для пациентов, особенно в домашних условиях, наиболее удобным и относительно безопасным способом применения ЛС является энтеральный путь введения (через рот). В тоже время биодоступность макромолекул при энтеральном введении крайне ограничена, вследствие их низкой устойчивости в ЖКТ и слабой способности к прохождению через биологические мембраны и тканевые структуры кишечника. Современные средства транспорта ЛС с одной стороны должны защищать фармакологически активные вещества от деградации в желудочно-кишечном тракте, с другой стороны – повышать их кишечную абсорбцию.

При этом явление мукоадгезии – способности удерживаться на слизистой оболочке – имеет особую важность. Слизистые оболочки представляют собой увлажненные поверхности, выстилающие стенки органов ЖКТ, внутреннюю часть глазных век, носовую и ротовую полости, половые органы. Являясь воротами на пути в организм ЛС, слизистая ткань обеспечивает усвоение необходимых организму веществ и защиту от чужеродных. Адгезия на слизистых оболочках приводит к возрастанию концентрации лекарственных препаратов в места аппликации и позволяет снижать общую вводимую дозу лекарств как при системном введении, так и местном применении. Поэтому одно важных требований к носителям или матрицам ЛС – наличие мукоадгезивных свойств.

– Вы можете привести пример такой лекарственной формы?

– Это как раз то, с чем мы сейчас работаем. Для базовой основы современных лекарственных форм мы выбрали природные полисахариды – каррагинаны, выделяемые из красных водорослей, широко распространённых в дальневосточных морях, и хитозаны. Дело в том, что каррагинаны в качестве ингредиентов давно используются в кондитерской и пищевой промышленности. В результате многолетних работ, проведённых в различных лабораториях мира группами учёных, исследователи пришли к единому мнению, что каррагинан безопасен, и, согласно заключению Международного экспертного комитета, он внесён в список пищевых и биомедицинских продуктов

– Наверное, выбор каррагинана объясняется не только его безопасностью?

– Разумеется. Выбор этих полисахаридов морского происхождения в качестве носителей лекарств объясняется их уникальными физико-химическими свойствами, мукоадгезивной способностью и высокой физиологической активностью. Сочетание гелеобразующих свойств каррагинанов с их физиологической активностью, а также их способность образовывать комплексы с поликатионами, открывает возможность использования этих полимеров в качестве основного компонента для получения новых средств, способных удерживаться на слизистой и медленно высвобождать лекарственное вещество. Надо сказать, что одно из первых международных исследований, посвящённых потенциальному использованию каррагинанов для приготовления таблеток с пролонгированным действием, было проведено на двух коммерческих препаратах Gelcarin®GP-379 и Viscarin®GP-209 с включением в качестве действующего вещества трипеленнамина – антигистаминного препарата.

– О полезных свойствах каррагинана вы узнали из литературных источников, или у вас есть собственный опыт работы с ним?

– Мы занимаемся изучением каррагинанов, выделенных из водорослей дальневосточных морей уже более 10 лет. Проведённое нами детальное исследование структуры и свойств этих полисахаридов показало, что они проявляют широкий спектр физиологической активности (антибактериальной, антивирусной, иммуномодулирующей), эффект которой зависит от их структуры. Сегодня мы имеем в своём арсенале различные образцы этих полисахаридов, которые отличаются между собой по структуре, а значит и по физико-химическим свойствам и биологической активности и самое главное, соответствуют по своим параметрам всем требованиям международного экспертного комитета. Благодаря своим физико-химическим свойствам, особенно способности образовывать гели, эти полисахариды способны удерживаться на слизистой и поэтому должны служить хорошей основой для медленного высвобождения лекарственного вещества.

Нами создана биологически активная добавка к пище на основе каррагинана, и в результате совместных работ с врачами Московской клиники показано, что она может быть рекомендована в комплексной терапии кишечных инфекций с целью повышения эффективности специфического лечения. В Медицинском объединении ДВО РАН изучена возможность использования каррагинана в качестве пищевой добавки в суточном рационе пациентов с заболеванием сердечно-сосудистой системы. После профилактического приёма в липидограмме пациентов наблюдалось значительное снижение фракции протеинов низкой плотности, что снижает риск развития ишемической болезни сердца, улучшение гематологических, иммунологических и биохимических показателей.

Кандидат химических наук А.В. ВОЛОДЬКО: удача улыбнулась – получены плёнки на основе каррагинана и хитозана

– Можно сказать, что успешное применение каррагинана в качестве биологически-активной добавки подтолкнуло вас к попытке использовать его в качестве лекарственной формы?

– Да, именно поэтому мы решили приступить к решению очень важной и интересной задачи – поиску возможности использовать каррагинаны и их комплексы с хитозаном в качестве матриц для создания новой лекарственной формы. Речь о препарате, разработанном в лаборатории хиноидных соединений нашего института. Это хорошо известный в стране гистохром, применяемый в настоящее время в кардиологии и офтальмологии, в виде растворов для инъекций и внутривенного введения.

Гистохром проявляет высокую терапевтическую эффективность при сердечных заболеваниях, дистрофических заболеваний глаз, при катаракте, глаукоме, однако, спектр его действия ограничен из-за его окисления при контакте с кислородом воздуха (при вскрытии ампул), а лекарственная субстанция этого препарата, эхинохром, плохо растворима в воде. Эти два обстоятельства побудили нас приступить к разработке на основе полисахаридных матриц новых форм в виде наносистем, растворов, гелей для приёма внутрь, что позволит расширить его использование, сделав доступным для применения в домашних условиях.

Так как пероральный путь применения лекарства остаётся самым предпочтительным среди всех остальных с точки зрения переносимости пациентами, то новые матрицы на основе полисахаридов могут создать дополнительные преимущества для перорального введения и пролонгированного действия гистохрома.

– Как вам удалось собрать ресурсы для решения столь масштабной задачи?

– В нашем институте достаточно специалистов высшей квалификации, и мы работаем большим коллективом. Что же касается финансирования работ, то мы подготовили заявку на грант Российского научного фонда по этой теме, и она была поддержана (Грант РНФ № 16-14-00051). Финансовая поддержка от РНФ позволила нам приобрести ряд очень нужных дорогостоящих реактивов и приборов. В первый же год работы по гранту мы подобрали условия растворения эхинохрома в каррагинане и добились предотвращения окисления гистохрома в растворе полисахарида. Использование широкого арсенала физико-химических методов исследования позволило нам показать взаимодействие эхинохрома с каррагинаном и проявление так необходимых для пероральной лекарственной формы свойств мукоадгезии. Это важно, поскольку сам гистохром не удерживается на слизистой, а в комплексе с полисахаридом взаимодействует с ней.

Мы уже экспериментально на животных показали, что наши полисахариды не только сохраняют эффективность гистохрома, но и усиливают его полезные свойства. Так комплексы гистохрома с каррагинаном проявляют гастропротекторный эффект, превосходящий действие используемого в медицинской практике препарата фосфалюгель, и при этом сохраняют кардиопротекторные свойства гистохрома. На основе каррагинанов и хитозанов нами уже разработаны различные системы в виде наноносителей, липосом мягких гелей и плёнок, использование которых планируется для адресной доставки гистохрома.

Успешное решение поставленных нами задач будет способствовать как продлению времени жизни известного лекарственного средства, так и появлению препаратов с улучшенными фармакологическими свойствами, что существенным образом позволяет расширить границы их использования.

Кандидат химических наук Н.П. МИЩЕНКО – одна из основных разработчиков препарата гистохром

– Ирина Михайловна, я не специалист, но у меня сложилось впечатление, что вы занимаетесь очень нужным делом.

– Спасибо, мы стараемся и очень надеемся, что наша работа внесёт хотя бы небольшой вклад в развитие новых медицинских технологий и принесёт пользу людям.