Роберт Лангер

Краткая биография

Жизнь и работа

Роберт Лангер родился 29 августа 1948 года в Олбани, штат Нью-Йорк. Он изучал химическую инженерию в Корнеллском университете, а затем получил степень доктора наук в Массачусетском технологическом институте. В середине 1970-х годов большинство молодых химических инженеров выбирали традиционные отрасли — например, нефтехимию. Лангер пошёл другим путём и присоединился к лаборатории хирурга и исследователя рака Джуды Фолкмана в Бостонской детской больнице.

Перед исследователями стояла необычная задача. Фолкман изучал вещества, способные влиять на рост кровеносных сосудов в опухолях, но потенциальные белковые факторы требовалось каким-то образом высвобождать в ткани медленно и в контролируемом режиме. Малые лекарственные молекулы уже удавалось помещать в некоторые полимерные системы, однако считалось чрезвычайно трудным обеспечить длительное высвобождение крупных молекул — например, белков — без потери их биологической активности.

Лангер начал экспериментировать со структурой полимерных материалов. В 1976 году вместе с Фолкманом он опубликовал в Nature работу, в которой была продемонстрирована возможность включать белки и другие макромолекулы в биосовместимые полимеры и обеспечивать их длительное высвобождение. Для некоторых исследованных веществ биологически активные макромолекулы выделялись из материала более ста дней. Это стало важным доказательством того, что материал вокруг лекарства может быть не просто пассивной упаковкой, а инженерной системой, управляющей тем, как терапевтическое вещество поступает в организм.

Такой подход изменил саму постановку задачи доставки лекарств. Недостаточно найти молекулу, которая способна воздействовать на нужную биологическую мишень. Необходимо ещё решить, как защитить её от разрушения, доставить в нужное место, поддерживать необходимую концентрацию и высвобождать с подходящей скоростью. Полимер можно проектировать так, чтобы его структура, пористость, химический состав и скорость разрушения определяли профиль доставки препарата. Эти принципы стали основой большого направления controlled drug delivery.

Работы Лангера не означают, что он единолично изобрёл контролируемую доставку лекарств: имплантируемые системы для постепенного выделения некоторых небольших молекул существовали и раньше. Его существенный вклад заключался, среди прочего, в разработке принципов и материалов, позволивших расширить этот подход на крупные биологические молекулы и сделать полимеры важным инструментом фармацевтической и биомедицинской инженерии.

Другим крупным направлением его исследований стала тканевая инженерия. Вместе с хирургом Джозефом Ваканти и другими исследователями Лангер развивал идею трёхмерных каркасов, на которых клетки могут прикрепляться, размножаться и формировать новую ткань. Такие scaffolds можно изготовить из биосовместимого и в ряде случаев биоразлагаемого материала. Каркас временно задаёт пространственную архитектуру, обеспечивает клеткам поверхность для роста и позволяет перемещаться кислороду и питательным веществам. По мере формирования ткани материал может постепенно разрушаться.

В 1993 году Лангер и Ваканти опубликовали в Science обзор «Tissue Engineering», который помог систематизировать формирующуюся область. Они описали тканевую инженерию как соединение принципов инженерии и наук о жизни для создания биологических заменителей, способных восстанавливать, поддерживать или улучшать функцию тканей. Важно, что эта область возникла благодаря работе многих исследователей и клиницистов; Лангер был одним из её ключевых разработчиков и популяризаторов, а не единственным создателем.

Общий принцип, связывающий два главных направления его работы, состоит в управлении взаимодействием материала и биологии. В одном случае материал определяет, когда и как высвобождается лекарство. В другом — создаёт временную среду, в которой организуются клетки. Эта идея оказалась особенно важной для современной биотехнологии, где терапевтическими агентами всё чаще становятся белки, нуклеиновые кислоты и другие молекулы, чувствительные к условиям окружающей среды. Эффективность такой терапии зависит не только от действующего вещества, но и от системы его доставки.

Лангер продолжил работать в MIT, где исследования его лаборатории сосредоточились на пересечении материаловедения, химической инженерии, биологии и медицины. Его научное наследие нельзя свести к одному конкретному полимеру или препарату. Более фундаментальным оказался инженерный подход: свойства материала можно целенаправленно проектировать так, чтобы управлять поведением лекарств, клеток и тканей в организме.