Oczekiwania rynku
Rynek farmaceutyczny z niecierpliwością oczekuje na wyniki badań dotyczących nośników leków. O tej technologii coraz częściej mówi się w kontekście przyszłości farmaceutyki. Dlaczego? Ponieważ istnieje wiele substancji wykazujących się dużym potencjałem pod względem terapeutycznym, ale niestety nie są one w tym celu wykorzystywane ze względu na swoje ograniczenia, np. słabą rozpuszczalność w środowisku wodnym lub silne efekty uboczne. Rozwiązaniem tego problemu mogą być nośniki leków. Za ich pomocą substancja czynna precyzyjnie trafia do konkretnych narządów i tkanek, w ściśle określonej i niezmiennej ilości oraz formie. Z tego względu rośnie zapotrzebowanie na badania dotyczące nośników leków, a te z kolei są ważnym kierunkiem rozwoju prac badawczych dla naukowców z Wydziału Biotechnologii Uniwersytetu Wrocławskiego.
Technologią liposomalną dr hab. Aleksander Czogalla zajmuje się już od wielu lat. – To kontynuacja części mojej działalności, obejmującej pracę zarówno na uczelni, jak i w firmach farmaceutycznych. Obecnie realizujemy także grant finansowany przez Naukową Fundację Polpharmy. Dotychczas w zakresie liposomowych nośników leków ukazało się sześć publikacji w międzynarodowych czasopismach z moim autorstwem lub współautorstwem – wyjaśnia.
Obecny stan wiedzy na temat liposomowych nośników leków nie jest jeszcze kompletny ani jednoznaczny. Realizacja projektu dr. hab. Aleksandra Czogalli i firmy Lipid Systems z pewnością przyczyni się do jego uzupełnienia. Wyniki badań podstawowych będą stanowić nieodzowny element potwierdzający skuteczność opracowywanych preparatów liposomowych. Dlatego trwający projekt jest odpowiedzią na zapytania rynku dotyczące skuteczności tej technologii oraz podstaw molekularnych, na których opiera ona swoje działania.
Zakończenie projektu planowane jest na wrzesień 2021 r. Będzie mu towarzyszyć opublikowanie wyników badań, a publikacje te będą również stanowić podstawę opracowania wybranych produktów, które następnie zostaną zaplanowane do wdrożenia i dystrybucji.
Drogi wnikania leku
W projektowaniu nowych nośników leków jednym z podstawowych zagadnień jest określenie dróg wnikania leku do docelowych komórek. Dlatego celem projektu jest pozyskanie wiedzy na temat zachowywania się liposomów wytworzonych w technologii LipoShell i ładunku przez nie niesionego w modelowych układach komórkowych. Uczestnicy projektu chcą opracować metodologię opartą przede wszystkim na mikroskopii i hodowlach komórkowych in vitro.
Czym jest technologia LipoShell? Jej kluczowym elementem są precyzyjnie zaprojektowane liposomy. Technologia ta pozwala na dostarczenie substancji aktywnej w odpowiedniej ilości, określonej formie i do konkretnych narządów oraz tkanek. Z uwagi na podobieństwo do naturalnie występujących w organizmie błon komórkowych liposomy LipoShell charakteryzuje wysoka stabilność strukturalna, umożliwiająca długotrwałe zamknięcie substancji aktywnych w ich wnętrzu. Właśnie to podobieństwo do błon biologicznych występujących w organizmie człowieka powoduje, że są one nietoksyczne i biozgodne. Liposomy LipoShell to najwyższej jakości nośniki o wysokiej stabilności, homogeniczne pod względem rozmiaru.
Testowanie liposomów przy użyciu hodowli komórkowych in vitro
– Liposomy są sztucznymi tworami. To pęcherzyki zbudowane z dwuwarstwy lipidowej (analogicznie do błon komórkowych), przy czym budujące je lipidy mogą być pochodzenia naturalnego (np. pewne frakcje wyekstrahowane z ziaren soi) lub w pełni syntetyczne. Pęcherzyki przygotowuje się przez uwodnienie tych lipidów i późniejszą ich obróbkę. Na różnych etapach przygotowywania liposomów można zamykać w nich różne substancje w sposób bierny (spontaniczne zamykanie roztworów wodnych bądź spontaniczne lokowanie się substancji trudno rozpuszczalnych w wodzie w dwuwarstwie lipidowej pęcherzyków) lub aktywny (wymuszona wędrówka substancji aktywnej do wnętrza pęcherzyków) – wyjaśnia dr hab. Aleksander Czogalla.
Naukowiec podkreśla, że trzeba jeszcze sprawdzić, czy takie nośniki są stabilne pod względem fizykochemicznym, m.in. zbadać rozmiar cząsteczek czy zawartość substancji aktywnej. Dopiero pęcherzyki zawierające substancję aktywną można nazwać kompletnym lekiem, którego skuteczność może być testowana zarówno w warunkach in vitro z użyciem linii komórkowych w hodowlach (z reguły jest to pierwszy etap testowania), jak i w warunkach in vivo z wykorzystaniem modeli zwierzęcych. Wszystko to obejmuje fazę przedkliniczną badań.
Nauka i biznes
Projekt jest realizowany w ramach programu Mozart Urzędu Miasta Wrocławia. Jego celem jest rozwijanie współpracy między przedstawicielami nauki i biznesu. Udział w programie daje firmom możliwość skorzystania z potencjału intelektualnego naukowców i wykorzystania ich rozległej wiedzy specjalistycznej na rzecz rozwoju innowacyjności i efektywności przedsiębiorstwa. Naukowcy zaś zyskują możliwość zastosowania swojej wiedzy w praktyce i realnego udziału w rozwoju regionalnego przemysłu, a także zdobycia dodatkowego doświadczenia w swojej branży, które następnie mogą wykorzystać np. w pracy dydaktycznej ze studentami.
Wydział Biotechnologii Uniwersytetu Wrocławskiego to jedna z czołowych jednostek naukowych w Polsce. Ma najwyższą ministerialną kategorię naukową A+. Badania, które są tu powadzone, obejmują m.in. charakterystykę mechanizmów molekularnych chorób o podłożu genetycznym, nowotworów oraz chorób o podłożu immunologicznym, a także opracowanie nowych substancji leczniczych i nośników leków wraz z charakterystyką ich działania.
Firma Lipid Systems wywodzi się z Politechniki Wrocławskiej, od lat współpracuje ze specjalistami i inżynierami z różnych dyscyplin oraz jednostkami badawczymi, w tym zwłaszcza z Wrocławskim Parkiem Technologicznym. Wykorzystuje innowacyjną technologię liposomalną LipoShell do tworzenia nowych postaci leków generycznych, tzw. leków odtwórczych. Wśród zalet technologii liposomalnej znajdują się m.in. większa przyswajalność, lepsza kierunkowość działania, bezpieczeństwo stosowania i zmniejszenie skutków ubocznych leków. Wymaga ona jednak wysoko zaawansowanych prac przy konstruowaniu takich leków, a także konieczności stworzenia nowego typu liposomów dla każdej substancji czynnej.
---
Dr hab. Aleksander Czogalla – kierownik Zakładu Cytobiochemii na Wydziale Biotechnologii (www.biotech.uni.wroc.pl/zaklad-cytobiochemii). Jego obszary badawcze obejmują: biofizykę i biochemię błon biologicznych, biologię syntetyczną oraz liposomowe nośniki leków. Oprócz udziału w programie Mozart jest obecnie kierownikiem także trzech innych projektów badawczych: NCN OPUS „Szczegółowy mechanizm organizacji błonowych tratw spoczynkowych poprzez charakterystykę oddziaływań białka MPP1 z flotylinami/lipidami błony in vitro”, Naukowa Fundacja Polpharmy: „Zaprojektowanie, wytworzenie oraz sprawdzenie skuteczności nowych nośników genu TP53 do zastosowania w terapiach przeciwnowotworowych”, NCN SONATA BIS „Molekularne mechanizmy selektywności względem błonowych lipidów sygnałowych: kwas fosfatydowy i ceramido-1-fosforan”.