Регулятор концентрации препаратов в крови
Новая технология, разработанная исследователями Стэнфордского университета, работающими под руководством Тома Со (H. Tom Soh), обеспечила мониторинг и регуляцию уровня лекарственного препарата в крови животных. Ее перенос в клиническую практику позволит поддерживать оптимальную дозу лекарственного средства в кровотоке без риска развития передозировки или недостаточности дозы, потенциально опасных для жизни пациента.
Для каждого человека характерна уникальная скорость расщепления и выведения из организма химических соединений, в том числе лекарственных препаратов. Такая вариабельность затрудняет подбор оптимальной дозы, так как идеальная для одного пациента концентрация может быть опасной передозировкой для другого. Это особенно актуально для жизненно важных препаратов, таких как инсулин и химиотерапия.
Прототип биосенсора, предназначенного для выявления активных уровней лекарственных препаратов в кровотоке и являющегося компонентом системы для персонализации дозировки лекарственных средств.
Новая технология состоит из трех основных компонентов: биосенсора, обеспечивающего непрерывный мониторинг содержания препарата в кровотоке в режиме реального времени, системы контроля, вычисляющей правильную дозу, и программируемого насоса, подающего точно подобранную дозу препарата для поддержания желаемой дозы.
Сенсор содержит молекулы, известные как аптамеры, сконструированные специальным образом для того, чтобы связывать молекулу-мишень. При присутствии препарата в кровотоке аптамер изменяет свою форму, что регистрируется электрическим датчиком.
Эта информация, регистрируемая каждые несколько секунд, с помощью программного обеспечения передается на насос, при необходимости доставляющий в организм дополнительную дозу препарата. Такая система называется замкнутой системой регулирования, непрерывно осуществляющей мониторинг и одновременно настраивающейся соответствующим образом.
Разработчики протестировали технологию на крысах и кроликах, которым вводили химиотерапевтический препарат доксорубицин. Несмотря на физиологические и метаболические различия между животными, им удалось обеспечить поддержание стабильной дозировки препарата в крови всех животных, что практически невозможно при использовании существующих методов доставки препаратов. Помимо этого исследователи протестировали систему в условиях острого межлекарственного взаимодействия, намеренно вводя животным второй препарат, заведомо вызывающий сильные колебания уровня химиопрепарата. В таких условиях система также позволяла стабилизировать уровни препарата, смягчая потенциально опасное для организма изменение концентрации.
Если полученные результаты удастся воспроизвести в клинических исследованиях, новую технологию ожидает большое будущее. Например, ее можно использовать для создания электронной системы, воспроизводящей функции неработающей поджелудочной железы пациентов с сахарным диабетом 1 типа.
Для проверки безопасности и эффективности технологии для человека предстоит еще очень много работы, однако исследователи считают, что это будет большим шагом к персонализированной медицине. На сегодняшний день врачам известно, что один и тот же препарат может по-разному действовать на пациентов с разными генетическими профилями. Они также знают, что одновременное применение более чем одного препарата может вызывать развитие нежелательных межлекарственных взаимодействий, но не имеют инструментов для борьбы с этим.
Существующий прототип системы представляет собой внешний аппарат, напоминающий «умную» систему для внутривенного введения, а входящий в его состав биосенсор по размеру сопоставим с размером предметного стекла для микроскопии. В таком виде он может использоваться для регулирования дозировки химиопрепаратов, но не пригоден для постоянного ношения. Поэтому авторы планируют миниатюризировать систему до размеров, позволяющих имплантировать ее под кожу пациента.
Статья P. L. Mage et al. Closed-Loop Control of Circulating Drug Levels in Live Animals Stanford engineers create experimental technology to monitor and maintain drug levels in the body опубликована в журнале Nature Biomedical Engineering.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Stanford University: Stanford engineers create experimental technology to monitor and maintain drug levels in the body.
18.05.2017