Ученые из Института биоорганической химии (ИБХ РАН) придумали универсальный способ получения микрокапсул — своего рода миниконтейнеров для лекарств или вакцин. В многослойную биодеградируемую полимерную оболочку можно помещать белки, ДНК, другие молекулы. На основе таких микрокапсул разрабатывают вакцины нового поколения — ДНК-вакцины

Подобных микроконтейнеров для доставки, например, ДНК, разработано не так много. Есть зарубежные аналоги, в которых оболочка капсулы выполнена из полимолочной кислоты. На их основе создают вакцины против гепатита и даже СПИДа. Однако метод получения микрокапсул, предложенный в ИБХ РАН, пока самый простой: не нужно сложного оборудования, только настольная центрифуга.

В пористую микросферу из карбоната кальция (CaCO₃) помещают белок, ДНК, другие вещества, которые необходимо доставить в организм. Покрывают ее полупроницаемой оболочкой из нескольких слоев природных полимеров — полисахаридов. Можно покрыть каркас полипептидами или получить комбинированную оболочку. Если микросферы в полимерной оболочке поместить в подкисленный раствор, карбонат кальция внутри растворится и уйдет через полимерную мембрану. Внутри останется только белок или ДНК, подлежащие транспортировке. Микрокапсулы с активной «начинкой» готовы.

Средний диаметр микрокапсул для доставки ДНК-вакцин — 1–2 мкм. Его можно уменьшить, если взять карбонатные микросферы меньшего размера. Такие микрокапсулы можно ввести подкожно или даже в кровь. Малый размер обеспечивает им беспрепятственное движение по сосудам: они меньше эритроцитов (диаметр которых 7.2–7.5 мкм), пластичны, меняют форму, протискиваясь через тонкие капилляры. Клетки «заглатывают» капсулы, их оболочка растворяется клеточными ферментами, выпуская активную «начинку».

Метод позволяет не просто доставить лекарственные вещества в клетки организма, но продлевать и регулировать время их действия. Если в микрочастицу вместе, например, с ДНК или лекарством поместить фермент, расщепляющий оболочку капсулы изнутри, высвобождением лекарства можно управлять: чем меньше фермента, тем медленнее рушится оболочка.

Российские ученые успешно применили микрокапсулы для получения ДНК-вакцин, испытали их на клеточных линиях и лабораторных мышах. Обычная вакцина содержит белки вирусов или бактерий, ДНК-вакцина — гены таких белков. Белки-антигены обычной вакцины скоро разрушаются, поскольку чужеродны. То же происходит с некапсулированной ДНК — ее в организме быстро расщепляют соответствующие ферменты. Микрокапсулированная ДНК, попав в клетки, позволяет организму самому производить достаточное количество антигена, формирующего иммунитет. Это происходит в течение продолжительного времени: в организме капсулы постепенно, как минимум месяц, растворяются и поддерживают необходимую концентрацию антигена, что важно для образования стабильного иммунитета.

Всего один укол, и — стабильный, сильный иммунитет. Даже не обязательно укол. «На основе микрокапсул можно делать спреи. Распыляя их на слизистые рта или носа, тоже можно получить иммунитет от определенной болезни, — говорит доктор химических наук Елена Марквичева. — Очевидно, будущее именно за такими ДНК-вакцинами. Их разработка немыслима без эффективных способов доставки ДНК в организм, подобных тому, что создали мы. Это далеко не единственное применение предложенной технологии».