Профессор машиностроения и материаловедения Дэвид Нидхэм показал, что небольшое повышение pH раствора может быть достаточным для того, чтобы превратить лекарство, ингибирующее обмен веществ, традиционно используемое для лечения кишечных паразитов, в многообещающий профилактический/профилактический спрей для носа и спрей для горла для раннего лечения паразитов. COVID-19.
Результаты были опубликованы онлайн 28 декабря в журнале Pharmaceutical Research, пишет medicalxpress.com.
С 1958 года никлозамид используется для лечения кишечных паразитарных инфекций у людей, домашних и сельскохозяйственных животных. Поставляемый в виде пероральных таблеток, препарат убивает паразитов при контакте, подавляя их важнейший метаболический путь и отключая их энергоснабжение.
Однако в последние годы исследователи проверяли способность никлозамида лечить гораздо более широкий спектр заболеваний, таких как многие виды рака, метаболические заболевания, ревматоидный артрит и системный склероз. Недавние лабораторные исследования на клетках также показали, что препарат является мощным противовирусным препаратом, подавляющим способность вируса вызывать заболевание путем нацеливания на энергообеспечение клетки-хозяина, которую вирус использует для своего самовоспроизведения.
Никлозамид в первую очередь действует на митохондрии клетки-хозяина, которые подобны батареям клетки, вырабатывающим энергию. Препарат препятствует выработке клеткой своей основной энергетической молекулы, аденозин-5'-трифосфата или АТФ. Без энергоснабжения инфицированной клетки вирусу трудно воспроизвести жизнеспособные копии самого себя, чтобы вызвать дальнейшее заражение. Эти эффекты обратимы и не приводят к гибели клеток.
«Никлозамид выключает диммер энергии клетки и, по сути, блокирует вирус», — сказал Нидхэм, единственный автор нового исследования. По его словам, при использовании в сочетании с вакцинами, маскировкой и другими рекомендуемыми мерами по смягчению последствий для профилактики COVID новый раствор никлозамида имеет потенциал в качестве дополнительной стратегии. «Эта разработка может обеспечить безопасные и эффективные спреи для носа и горла, которые обеспечивают дополнительную защиту под маской».
Разворот во время пандемии
В ходе продолжающегося сотрудничества с Уиллом Эвардом, онкологом-хирургом из Университета Дьюка, Нидхэм уже показал, что никлозамид проявляет активность в отношении рака кости у мышей и собак, когда превращается в наночастицу, которая, по его словам, «делает лекарство похожим на пищу для рака». В рамках другого сотрудничества с Кристиной Баркаускас, доцентом кафедры пульмонологии в Университете Дьюка, они начали предварительные исследования по потенциальному использованию того же состава никлозамида для лечения фиброза легких, когда разразится пандемия.Как и многие исследователи во всем мире, Нидхэм переключился на исследования, направленные на COVID. После того, как в корейской статье, посвященной скринингу существующих лекарств на эффективность против COVID-19, никлозамид был назван потенциальной мишенью, он провел следующий год, исследуя ряд составов растворов, наночастиц и микрочастиц. Корейские исследования на клетках животных показали, что для полного прекращения репликации вируса SARS-COV-2 требуется лишь низкая концентрация никлозамида перед заражением.
Однако используемые животные клетки чрезвычайно выносливы и долговечны. Чтобы выяснить, насколько эффективным и переносимым для человека может быть никлозамид для борьбы с COVID-19, Нидхэм и Баркаускас обратились к клеткам, которые более характерны для исходной инфекции носа и бронхов — респираторным эпителиальным клеткам, — и привлекли других клинических исследователей из Университета Дьюка.
Не имея живого вируса для тестирования, исследователи сосредоточились на измерении того, насколько никлозамид снижает уровень АТФ в клетках дыхательных путей человека. Основываясь на измерениях отношения АТФ к ингибированию вирусов, проведенных в корейском исследовании, Пэтти Ли, профессор медицины, клеточной биологии и патологии в Университете Дьюка, и ее постдоктор Соджин Ким обнаружили, что всего лишь несколько микромолярных концентраций препарата могут снизить уровень АТФ в достаточной степени, чтобы потенциально полностью сократить размножение вируса, не повреждая сами клетки.
Однако эти исследования были проведены на клетках, погруженных в среду для культивирования клеток, которая замедляет скорость, с которой никлозамид всасывается и может действовать в клетках. В дальнейших лабораторных исследованиях клеток с Баркаускасом и Заком Келлехером, лаборантом в ее лаборатории, исследователи сосредоточились на клетках дыхательных путей человека, обработанных только забуференным раствором никлозамида. Исследование, финансируемое за счет гранта Американской ассоциации легких, показывает, что даже более низких доз достаточно, чтобы положительно повлиять на клетки дыхательных путей.
Но все три исследования не принимают во внимание слизь.
Необходимость переформулировки
Традиционные лекарства от аллергии, такие как Flonase и Nasonex, содержат примерно в 6000–30 000 раз больше соответствующих активных ингредиентов в растворе, чем необходимо для воздействия на клетки в лабораторных исследованиях. Это связано с тем, что только небольшое количество активного препарата фактически проходит через защитный слой слизи, постоянно покрывающий заднюю часть носа и горла людей.Никлозамид, однако, нелегко растворяется в жидкостях на водной основе, которые можно распылять в нос и рот человека. Нормальная достижимая концентрация раствора препарата при назальном pH около 6 или 7 близка или даже меньше той, которая, по мнению лабораторных исследований, необходима для предотвращения репликации вируса в клетках без защитной слизи.
Основываясь на расчетах того, как молекулы, такие как никлозамид, диффундируют через тонкий слой слизи, Нидхэм подсчитал, что концентрация раствора, примерно в 10 раз превышающая обычно достижимую, необходима для производства функционирующего профилактического и лечебного спрея, и что он может пройти через слизистую оболочку. слой слизи за миллисекунды.
Таким образом, вопрос для Нидхема заключался в том, как достичь такой концентрации.
Регулировка pH
В новой статье Нидхэм демонстрирует, что простого повышения щелочности раствора может быть достаточно, чтобы пройти через слизистый барьер и попасть в клетки, где инфекция COVID-19 впервые закрепится. Он обнаружил, что повышение pH раствора до слабощелочного pH 8,0, приемлемого для назального спрея, может растворить достаточное количество никлозамида, чтобы удовлетворить требования его расчетов. А повышение pH до 9,2, что все еще приемлемо для спрея для горла, превосходит этот показатель в 10 раз и может использоваться при ранней инфекции.Несмотря на многообещающие результаты, отмечает Нидхэм, их еще предстоит проверить на клетках, фактически зараженных COVID-19, а также на таких клетках, защищенных слоем слизи, что требует поиска партнерских лабораторий и агентств с необходимыми ресурсами биозащиты и живым вирусом.
Протокол изготовления литровых партий, которые могут быть заполнены и запечатаны в стерильных флаконах объемом 10 мл с крышкой, уже разработан в аптеке Duke Винсентом Гавером, фармацевтом, проводящим клинические исследования, и Бет МакЛендон-Арвик, директором Исследовательской лекарственной службы. А в своей новой патентной заявке Нидхэм также описал способ извлечения никлозамида из коммерчески доступных таблеток в раствор без использования органических растворителей.
«Поскольку он действует на клетки, а не на вирус, никлозамид может действовать как профилактическое средство от респираторных вирусов не только против COVID-19 и всех его вариантов, но и против любого нового вируса», — сказал Нидхэм. «Несмотря на то, что вакцины явно эффективны, назальные профилактические средства могут добавить защиты. И даже если инфекция уже закрепилась, этот препарат можно использовать в качестве спрея для лечения горла на ранней стадии, который может остановить вирусную нагрузку, направляющуюся в легкие, которая вызывает самые разрушительные последствия болезни».
Нидхэм уже подал заявку на патент и активно ищет партнеров из промышленности, правительства и институтов инфекционных заболеваний, чтобы помочь в проведении клинических испытаний и коммерциализации.
