Wirtualne jelito pomoże w dopracowaniu formuł nowych leków Zrozumienie procesów zachodzących w jelitach ma kluczowe znaczenie dla skutecznego działania leków doustnych. Pomóc w tym może zaawansowany model symulujący różne jednoczesne procesy biochemiczne. Zdrowie © fizkes, Shutterstock Wiedza na temat tego, co dzieje się z lekiem po jego połknięciu, pomaga w ustaleniu precyzyjnego i wydajnego dawkowania. Większość wykorzystywanych obecnie cząsteczek leków charakteryzuje się lipofilowością i słabą rozpuszczalnością w wodzie, co generuje potrzebę opracowania różnych formuł, które umożliwiają ich skuteczne dostarczanie. Chcąc rozwiązać tę kwestię, zespół finansowanego przez UE projektu INTESTINANOS postanowił stworzyć system in vitro pozwalający na precyzyjne modelowanie procesów zachodzących w jelicie. Proponowane przez naukowców rozwiązanie jest uzupełnione o zaawansowaną symulację cząsteczkową, która udostępnia narzędzia obliczeniowe umożliwiające badanie, zrozumienie i przeprojektowywanie formuł. Rozpuszczalność leku w jelicie jest kluczowym czynnikiem w jego biodostępności. „Im większa rozpuszczalność w soku żołądkowo-jelitowym, tym większe przenikanie leku w jelicie”, wyjaśnia Christel Bergström, koordynatorka projektu. Lipofilowe cząsteczki leku mogą być łączone z lipidami w celu zwiększenia ilości substancji ulegającej rozpuszczeniu w jelicie. Obecna w nim żółć pomaga w rozpuszczaniu tłuszczy i lipidów, tworząc globulki zwane micelami. Lipofilowe cząsteczki, w tym także leki, stają się następnie częścią tych kompleksów, a ich wchłanianie zależy między innymi od procesu trawienia. Brakujące narzędzia Przed powstaniem projektu INTESTINANOS modelowanie odbywało się paralelnie dla każdego procesu z osobna. „Kiedy zaczynałam prace nad projektem, nie istniały żadne techniki pozwalające na zrozumienie zaawansowanego dostarczania leków i procesu ich wchłaniania w przewodzie pokarmowym”, mówi Bergström. „Naprawdę brakowało narzędzi umożliwiających badanie działania formuł leku podczas jego wchłaniania”. Negatywnie odbijało się to na dokładności prognoz dotyczących na przykład tego, że lek zamiast wytrącić się z roztworu zostanie wchłonięty do krwi. „Modele te nie łączyły się z dynamiką systemu. Nie były więc dobrym odzwierciedleniem rzeczywistego procesu zachodzącego in vivo”, zauważa Bergström. „Chcieliśmy to wszystko zbadać jednocześnie”. Zespół Bergström przeprowadził badania na Uniwersytecie w Uppsali (Szwecja), podczas których wykonano jednoczesne modelowanie procesów uwalniana, trawienia i przenikania leku, skupiając się na lipidach, co umożliwiło badaczom poznanie dynamicznego współdziałania miceli i systemów enzymatycznych. Z pomocą naukowców z Katolickiego Uniwersytetu Lowańskiego zespół stworzył pięć wirtualnych jelit odzwierciedlających rzeczywistą różnorodność wśród jelit ludzi. „Na razie dysponujemy jedynie modelami dla zdrowych Europejczyków opracowanymi na podstawie danych dostarczonych przez naukowców z Katolickiego Uniwersytetu Lowańskiego”, mówi Bergström, dodając, że zespół chce teraz stworzyć modele dla różnych grup etnicznych, kohort osób w różnym wieku i grup pacjentów cierpiących na różne choroby, na przykład nieswoiste zapalenie jelit. Komercjalizacja Opracowany przez naukowców zaawansowany model jelita jest obecnie wprowadzany na rynek przez Enphasys, firmę typu spin-out. „Teraz pracujemy nad miniaturyzacją naszego rozwiązania i dostosowaniem go do zautomatyzowanej obsługi i pracy w średniej wydajności”, mówi Bergström. Projekt realizowany był przy wsparciu Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych. „Uzyskany grant pozwolił mi przeprowadzić rekrutację masy krytycznej naukowców, co zadecydowało o sukcesie programu”, zauważa Bergström. „Mogliśmy dzięki temu zbadać trudne zagadnienia. Miało to także ogromny wpływ na mnie jako naukowca, przynosząc mi dużo nowych możliwości”. Jeden z członków zespołu Bergström otrzymał grant ERBN dla naukowców u progu samodzielności badawczej na rozwijanie badań w nowych kierunkach, takich jak rozwój leków doustnych dla młodych osób cierpiących na nieswoiste zapalenie jelit. „Dzięki uzyskanemu grantowi zbudowaliśmy silny zespół w Uppsali, który będzie kontynuował badania, stosując interdyscyplinarne podejście”, podsumowuje. Słowa kluczowe INTESTINANOS, jelito, lek, lipofilowy, trawienie, Enphasys, rozpuszczalność, cząsteczkowy, obliczeniowy, dawkowanie
