Я всегда предпочитал, чтобы мой организм самостоятельно вырабатывал антитела. Ведь гораздо удобнее, когда иммунная система борется с инфекциями, пока я занят работой, преподаванием, семейными делами или играми. Мне повезло: в отличие от 14 миллионов американцев младше 64 лет с ослабленным иммунитетом и 58 миллионов пожилых людей старше 65 лет с недостаточно эффективной иммунной системой, я нахожусь в «иммунно-привилегированном» положении.

Это значит, что мне не приходится ежемесячно ездить в больницу или клинику и проводить там часы, получая внутривенные инъекции антител для лечения рака или других заболеваний — то есть сидеть или лежать под капельницей с иглой в руке, чтобы просто не страдать и не умереть.

Однако инженер из MIT Патрик Дойл, ведущий автор статьи в Advanced Materials «Высококонцентрированные формулы антител с помощью обезвоживания на основе растворителя», предлагает значительный прорыв. Благодаря его работе и усилиям коллег Лукаса Атии и Джанет Тенг появилась гораздо более быстрая и простая процедура без капельниц и многочасовых уколов, а также более доступное лечение для тех, кому даже добраться до больницы — большая проблема или вовсе невозможно. Теперь достаточно одной инъекции объёмом 2 мл раствора, содержащего твёрдые наночастицы с высококонцентрированными антителами.

Почему нельзя использовать традиционный способ?

Обычно терапевтические препараты антител, такие как ритуксимаб, растворяют в воде. Но, как объясняет профессор химической инженерии Дойл, невозможно сконцентрировать существующие формулы до столь высоких концентраций. Обычно растворы антител имеют низкую концентрацию — 10–30 мг на миллилитр, поэтому пациентам требуется около 100 мл для одной дозы. Для сравнения: стандартная чашка кофе — 250 мл, то есть представьте себе чуть меньше половины чашки, которую нужно ввести шприцем. Почему бы просто не увеличить концентрацию? Дойл отмечает, что тогда раствор становится слишком вязким, и сила, необходимая для инъекции, превышает допустимый порог.

Новый подход к созданию концентрированных формул

В 2023 году команда Дойла использовала гидрогелевые частицы, чтобы вместить больше антител в одну инъекцию. Однако этот метод требовал центрифуги, что усложняло массовое производство.

«Наш первый подход был довольно грубым», — говорит Дойл. — «Когда мы разрабатывали новый метод, решили, что он должен быть простым, если хотим сделать его лучше и масштабируемым».

В новом прорыве команда создала эмульсию, суспендируя капли антител в пентаноле — органическом растворителе. После обезвоживания в эмульсии остаются частицы с концентрацией около 360 мг антител на миллилитр раствора и небольшим количеством стабилизирующего полимера — полиэтиленгликоля (ПЭГ).

На финальном этапе пентанол заменяют смесью воды, солей и стабилизирующего полимера. Поскольку процесс требует только микро-флюидной установки и не использует центрифугу, массовое производство становится проще и дешевле, а полученные формулы при хранении в холодильнике остаются стабильными в течение четырёх месяцев.

Преимущества и перспективы

Изменяя скорость потока растворов с каплями, команда может регулировать размер частиц — от 200 микрон до 60. Меньшие частицы требуют гораздо меньшей силы для инъекции. Тесты с растворами частиц размером 100 микрон показали, что механическая сила снизилась до 20 ньютонов. Как отмечает соавтор Чжэн, «это менее половины максимальной допустимой силы, к которой обычно стремятся, так что инъекция становится очень простой».

Это означает, что стандартный шприц на 2 мл может доставить 700 мг антител за одну инъекцию. Для пациентов, которым визит в больницу означает потерю оплачиваемых рабочих часов на дорогу и час на инфузию, этот метод значительно экономит время, удобнее и комфортнее.

А для людей с ограниченной подвижностью или живущих далеко от больниц и клиник, мобильные медицинские работники смогут предложить эмульсию микрочастиц MIT как простое решение — буквально раствор антител в одной инъекции.