Ядовитые наношарики убивают только опухоль и метастазы

Доксорубицин известен еще с 1960-х гг. и является одним из основных химиотерапевтических препаратов. Он действует, останавливая клеточное деление, для чего ему необходимо попасть в клеточное ядро и химически провзаимодействовать с ДНК. Клетки опухоли – активно делящиеся клетки, поэтому они находятся под ударом этого препарата – но под таким же ударом находятся все быстроделящиеся клетки в организме. Помимо токсичности, есть еще одна серьезная проблема с группой лекарств, к которой принадлежит доксорубицин, – развитие у опухолевых клеток устойчивости к ним. Один из механизмов устойчивости – активация трансмембранных транспортных белков, которые «выталкивают» лекарство обратно из клетки прежде чем оно успевает хоть как-то ей повредить.

Таким образом, доксорубицин надо сначала доставить до опухоли – и не позволить ему проникнуть в здоровые ткани, затем заставить клетки опухоли «съесть» его и не «выплюнуть», а потом, по возможности, направить туда, где прячется ДНК – к клеточному ядру.

Сначала был разработан подходящий носитель – пористые частицы кремния микрометрового размера и дискообразной формы. Такой дизайн позволяет им беспрепятственно путешествовать по нормальным кровеносным сосудам, но в сосудах, расположенных вблизи опухоли, с повышенной проницаемостью, деформированных – такие частицы задерживаются.

Чтобы обойти механизм лекарственной устойчивости, молекулы доксорубицина связали с нитевидными полимерами – и эти структуры внесли в кремниевые микрочастицы. Когда комплекс доксорубицина с полимером под воздействием специфической околоопухолевой микросреды выходит из частиц-носителей, нити свертываются в клубочки размером 20-80 нанометров. Объекты такого размера легко захватываются клетками опухоли: они «путают» их с обычным содержимым везикул – крошечных пузырьков, служащих межклеточной «почтой». При таком способе проникновения в клетку значительная часть препарата избегает белков, ответственных за лекарственную устойчивость.

Оказавшись в клетке, комплекс доксорубицина с полимером прямиком следует к ядру клетки, хотя пока не до конца понятно, за счет чего это происходит. Область вокруг ядра имеет кислую среду. Ученые использовали это, сделав химические связки между молекулами доксорубицина и полимером такими, чтобы они растворялись в кислой среде. В результате антибиотик высвобождается из комплекса именно там, где он более всего нужен – около ядра раковой клетки – и начинает действовать.

Препарат уже испытали на мышах, которым были имплантированы клетки опухолей печени и легких человека. Исследовали эффективность уничтожения метастазов опухоли – как наиболее трудноизлечимой стадии онкологического заболевания: через определенное время первичную опухоль у мышей удаляли хирургически. Поведение метастазов отслеживали с помощью биолюминесценции, встроив в имплантируемые опухолевые клетки ген люциферазы. У мышей, которым давали разрабатываемый препарат, была существенно более высокая выживаемость по сравнению с теми, кому давали обычный доксорубицин, а половина зверьков была жива и не имела признаков метастатических опухолей спустя 8 месяцев после лечения – это эквивалентно 24 годам у человека. Даже если для человека эффект будет меньше, это должно значительно продлить жизнь безнадежным раковым больным. Исследователи планируют начать клинические испытания у больных раком людей в течение года.

Фото: https://en.wikipedia.org

Подготовила Мария Перепечаева