XVIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2026

Актуальность.Активное развитие генной терапии и фармакологии требует создания методов доставки, способных обеспечивать высокую концентрацию активного вещества непосредственно в пораженных тканях, минуя побочные эффекты. Традиционные химические носители (липосомы, полимерные наночастицы) часто сталкиваются с проблемами быстрой деградации в биологической среде. Вирусы, в ходе длительной эволюции, сформировали механизмы связывания с клеточными рецепторами, проникновения внутрь клетки и доставки своего генетического материала (трансдукции). Использование самой вирусной частицы (вириона) или ее белкового каркаса (капсида) в качестве “натурального наноконтейнера” представляет собой перспективное направление в биомедицине.

Цель работы:систематизировать и проанализировать современные подходы в инженерной модификации вирионов для их использования в доставке лекарств и систем генетического редактирования.

Результаты. Модифицированные вирусные частицы (вирионы) представляют собой высокоэффективную и специфичную платформу для адресной доставки лекарственных веществ и компонентов генного редактирования. Их функционирование основано на естественной способности вирусов проникать в клетку и выделять различные химические вещества.

Терапевтическое действие вирионов реализуется через ряд ключевых механизмов [1]:

1. Специфическое связывание с клетками-мишенями через модифицированные или природные рецепторы и последующее проникновение в них.

2. Передача терапевтической нагрузки, которая может быть обусловлена ​​генетическими кодами белков или регуляторными молекулами или лекарственными веществами.

3. Индукция иммунного ответа, что особенно важно при возникновении онкологических заболеваний (например, через лизис клеток и высвобождения опухолевых антигенов).

4. Лизис клеток-мишеней (характерен для онколитических вирусов, приводящих к прямому уничтожению патологически измененных клеток).

5. Персистенция и долгосрочная экспрессия трансгена, обеспечиваемая некоторыми векторами (например AAV), что критично для лечения хронических и наследственных заболеваний.

6. Преодоление иммунных и биологических барьеров организма, достигается через изменения вирусного каркаса (капсида).

К числу ключевых преимуществ вирусных векторов относятся: высокая специфичность доставки, поливалентная природа капсида (открывающая возможности для создания многофункциональных систем), а также отличная стабильность и биосовместимость.

Вместе с тем применение вирионов имеет ряд значительных ограничений. Во‑первых, применение некоторых вирусных векторов (в частности ретровирусов) сопряжено с существенным риском непреднамеренного воздействия на геном клетки‑хозяина. Механизм этого явления связан с особенностью жизненного цикла ретровирусов. Для репликации эти вирусы обязательно интегрируют свою генетическую информацию в ДНК клетки‑мишени. Встраивание вирусной ДНК происходит не строго в определённые участки генома, а случайным образом. Если интеграция произойдёт вблизи регуляторных последовательностей клеточных генов — особенно протоонкогенов, — это может привести к их неконтролируемой активации. В норме протоонкогены участвуют в регуляции клеточного деления и дифференцировки, но их гиперактивация способна запустить злокачественную трансформацию клетки. Во‑вторых, существует ограничение по размеру переносимых генетических конструкций, что сужает возможности по доставке сложных терапевтических нагрузок. В‑третьих, производство вирусов требует значительных затрат и высокотехнологичных решений для обеспечения их безопасности. Идеальная платформа для доставки лекарств должна обеспечивать возможность загрузки груза внутрь или на внешнюю поверхность, чтобы можно было легко создавать платформы для различных целей. Это справедливо и для вирусных частиц. Под грузом в данном обзоре понимается любое лекарственное средство, которое вирусная частица доставляет к клеткам-мишеням. К наночастицам прикрепляют лиганды для таргетинга, чтобы повысить вероятность доставки частиц к конкретной клетке-мишени. Лиганды для таргетинга предназначены для связывания с определенными клеточными рецепторами. Эксперименты по пассивному нацеливанию часто включают нереактивный спейсер снаружи, в то время как эксперименты по активному нацеливанию включают клеточно-специфические нацеливающие лиганды, такие как антитела, снаружи. Эти дополнения, хотя и необходимы для облегчения доставки, в данном обзоре не определяются как груз. Груз может быть химически сопряжен с вирионом, загружен на внешнюю или внутреннюю поверхность или заключен в капсулу [4].

Несмотря на ряд технологических и биологических ограничений, терапевтические вирионы демонстрируют впечатляющий потенциал в современной медицине. Это было доказано путём клинических испытаний и созданием препаратов на основе аденоассоциированных вирусов (AAV) и онколитических вирусов [3]. Также уже сформировано представление о лечении онкологических заболеваний путём последовательного введения вирионов специфичных к различным антигенам [2].

Заключение.Использование вирионов как систем доставки лекарственных средств становится одним из самых перспективных направлений биомедицины. Эта технология способна кардинально ускорить переход к персонализированной и высокоточной терапии. По мере совершенствования методов производства, повышения безопасности и расширения спектра доставляемых грузов вирионы могут стать основой нового поколения лекарственных препаратов.

Списоклитературы:

1. Епифанова Е. А., Борисова Е. В., Салина В. А., Бабаев А. А. Вирусные векторы для доставки генетического материала в клетку и их использование в нейробиологии (обзор) // Соврем. технол. мед.. 2017. №1.

2. Nistal-Villan E., Bunuales M., Poutou J., Gonzalez-Aparicio M., Bravo-Perez C., Quetglas J.I., Carte B., Gonzalez-Aseguinolaza G., Prieto J., Larrea E., Hernandez-Alcoceba R. Enhanced therapeutic effect using sequential administration of antigenically distinct oncolytic viruses expressing oncostatin M in a Syrian hamster orthotopic pancreatic cancer model. Mol Cancer. 2015 Dec 16;14:210. doi: 10.1186/s12943-015-0479-x. PMID: 26671477; PMCID: PMC4681018.

3. Kanaya N., Kuroda S., Kakiuchi Y., Kumon K., Tsumura T., Hashimoto M., Morihiro T., Kubota T., Aoyama K., Kikuchi S., Nishizaki M., Kagawa S., Tazawa H., Mizuguchi H., Urata Y., Fujiwara T. Immune Modulation by Telomerase-Specific Oncolytic Adenovirus Synergistically Enhances Antitumor Efficacy with Anti-PD1 Antibody. Mol Ther. 2020 Mar 4;28(3):794-804. doi: 10.1016/j.ymthe.2020.01.003. Epub 2020 Jan 10. PMID: 31991110; PMCID: PMC7054725.

4. Ikwuagwu B., Tullman-Ercek D. Virus-like particles for drug delivery: a review of methods and applications. Curr Opin Biotechnol. 2022 Dec;78:102785. doi: 10.1016/j.copbio.2022.102785. Epub 2022 Sep 10. PMID: 36099859.