Университет «Сириус»

Исследование и моделирование метаболических и гомеостатических переменных при онкотранспорте наночастиц и доставке лекарственных средств

О проекте

Проект, поддержанный грантом Российского научного фонда (РНФ), направлен на создание различных нанотерапевтических препаратов с использованием новых стратегий синтеза. Они будут оценены на предмет эффективности их действия, безопасности и способности влиять на иммунную систему и метаболизм раковых клеток. Органические и неорганические вещества будут использованы при разработке новых технологий адресной доставки лекарственных средств к опухоли. Отдельно следует отметить, что в ходе выполнения проекта будут использованы методы математического моделирования, позволяющие индивидуализировать использование разработанных препаратов.

 

The project is aimed at creating various mesotherapeutic drugs using new synthesis strategies. They will be evaluated for their effectiveness, safety and ability to influence the immune system and metabolism of cancer cells. Organic and inorganic substances will be used in the development of new technologies for targeted delivery of drugs to the tumor. Separately, it should be noted that during the implementation of the project, mathematical modeling methods will be used to individualize the use of the developed drugs.

О проекте

Руководитель

Андрей Александрович Замятнин

Андрей Александрович Замятнин

Доктор биологических наук, профессор, руководитель группы проекта «Исследование и моделирование метаболических и гомеостатических переменных при онкотранспорте наночастиц и доставке лекарственных средств» Научного центра трансляционной медицины, Направление «Биотехнология»

zamyatnin.aa@talantiuspeh.ru 

Актуальность проекта

По данным ВОЗ среди неинфекционных заболеваний злокачественные опухоли по смертности занимают второе место с показателем 16%, поэтому задача поиска новых эффективных лекарств против данных заболеваний не теряет своей актуальности. Терапия на основе наночастиц является многообещающей альтернативой подходам генной терапии на основе вирусных векторов.

В рамках проекта исследуются различные вещества, для создания наночастиц, которые можно применять при лечении раковых заболеваний. Анализируется их взаимодействие с биологической средой и их способность накапливаться в опухоли. Эти данные будут использоваться для формирования прогнозирующих вычислительных моделей фармакокинетики наночастиц.

 

According to WHO, among non-communicable diseases, malignant tumors occupy the second place in mortality with an indicator of 16%. Therefore, the task of finding new effective drugs against these diseases does not lose its relevance. Nanoparticle-based therapy is a promising alternative to viral vector-based gene therapy approaches.

The project investigates various substances to create nanoparticles that can be used in the treatment of cancer, their interaction with the biological environment and their ability to accumulate in the tumor. These data will be used to create predictive computational models of nanoparticle pharmacokinetics.

Научная и практическая значимость проекта

Наномедицинские подходы к доставке лекарств основываются на разработке наночастиц или молекул, улучшающих их биодоступность.

Проект направлен на улучшение существующих методов лечения рака путем создания более безопасных и эффективных терапевтических средств и может помочь другим ученым из этой области в разработке более эффективных наноносителей.

 

Nanomedical approaches to drug delivery are based on the development of nanoparticles or molecules that improve their bioavailability.

The project aims to improve existing cancer treatments by providing safer and more effective therapeutics and may help other scientists in this field to develop more effective nanocarriers.

 

ПУБЛИКАЦИИ

Physiologically Based Pharmacokinetic Modeling of Nanoparticle Biodistribution: A Review of Existing Models, Simulation Software, and Data Analysis Tools

Elena O. Kutumova, Ilya R. Akberdin, Ilya N. Kiselev, Ruslan N. Sharipov , Vera S. Egorova, Anastasiia O. Syrocheva  , Alessandro Parodi , Andrey A. Zamyatnin, Jr. and Fedor A. Kolpakov

Abstract: Cancer treatment and pharmaceutical development require targeted treatment and less toxic therapeutic intervention to achieve real progress against this disease. In this scenario, nanomedicine emerged as a reliable tool to improve drug pharmacokinetics and to translate to the clinical biologics based on large molecules. However, the ability of our body to recognize foreign objects together with carrier transport heterogeneity derived from the combination of particle physical and chemical properties, payload and surface modification, make the designing of effective carriers very difficult. In this scenario, physiologically based pharmacokinetic modeling can help to design the particles and eventually predict their ability to reach the target and treat the tumor. This effort is performed by scientists with specific expertise and skills and familiarity with artificial intelligence tools such as advanced software that are not usually in the “cords” of traditional medical or material researchers. The goal of this review was to highlight the advantages that computational modeling could provide to nanomedicine and bring together scientists with different background by portraying in the most simple way the work of computational developers through the description of the tools that they use to predict nanoparticle transport and tumor targeting in our body.

Физиологически обоснованное фармакокинетическое моделирование биораспределения наночастиц: обзор существующих моделей, программного обеспечения для моделирования и инструментов анализа данных

Е.О. Кутумова, И.Р. Акбердин, И.Н. Киселев, Р.Н. Шарипов, В.С. Егорова, А.О. Сырочева, А. Пароди, А.А. Замятнин и Ф.А. Колпаков

Для достижения прогресса в лечении онкологических заболеваний разрабатываются фармацевтические препараты, которые имеют целенаправленное действие и обладают сниженной токсичностью. Наномедицина является надежным инструментом для улучшения фармакокинетики лекарств и перехода к применению биологических препаратов на основе крупных молекул. Однако, способность нашего организма распознавать чужеродные частицы с различными физическими и химическими свойствами, очень затрудняет разработку эффективных носителей лекарств. Фармакокинетическое моделирование, основанное на физиологии, может помочь спроектировать частицы и в конечном итоге предсказать их способность достигать цели и лечить онкологические заболевания. Эта работа выполняется учеными, обладающими специфическим опытом и навыками, такими как работа с передовым программным обеспечением, а также с инструментами искусственного интеллекта.

Цель этого обзора состояла в том, чтобы подчеркнуть преимущества, которые компьютерное моделирование может предоставить наномедицине, объединив ученых с различным опытом, показав работу разработчиков вычислительных систем посредством описания инструментов, которые они используют для прогнозирования транспорта наночастиц и нацеливания на опухоли.

Ожидаемые результаты

Планируется разработать эффективную, стабильную, биоразлагаемую, нетоксичную систему на основе сывороточного альбумина человека и других веществ, в качестве невирусной системы доставки лекарственных средств к опухолевым клеткам.

Так же планируется разработать физиологически обоснованные фармакокинетические вычислительные модели с использованием уникальных экспериментальных данных, полученных при выполнении данной работы.

 

We plan to develop an effective, stable, biodegradable, non-toxic system based on human serum albumin and other substances as a non-viral drug delivery system to tumor cells.

We also plan to develop physiologically sound pharmacokinetic computational models using unique experimental data also obtained in this work.

Партнеры

ХимРар

Другие проекты