Направляючи наночастинки прямо до пухлин

Дослідники простежують ракові клітини за допомогою спеціальних матеріалів

Сучасна протипухлинна терапія націлена на атаку пухлинних клітин, щадячи здорові тканини. Міждисциплінарна група дослідників Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) та FU Berlin досягла важливого прогресу в цій галузі: вчені виробили крихітні наночастинки, призначені спеціально для націлювання на ракові клітини. Вони можуть переходити безпосередньо до клітин пухлини та візуалізувати ті, використовуючи передові методи візуалізації. Як в чашках Петрі, так і на моделях тварин, вчені змогли ефективно направити наночастинки до ракових клітин. Наступним кроком є поєднання нової техніки з терапевтичними підходами.

Дослідники HZDR починають з крихітних, біосумісних наночастинок, виготовлених з так званих дендритних полігліцеринів, які служать молекулами-носіями. "Ми можемо модифікувати ці частинки та запроваджувати різні функції", - пояснює доктор Крістоф Заршлер, науковий співробітник Інституту радіофармацевтичного раку HZDR. "Наприклад, ми можемо приєднати фрагмент антитіла до частки, яка специфічно зв'язується з раковими клітинами. Цей фрагмент антитіла є нашою цільовою частиною, яка спрямовує наночастинку до пухлини".

Мішенню модифікованих наночастинок є антиген, відомий як EGFR (рецептор епідермального фактора росту). При деяких видах раку, таких як рак молочної залози або пухлини голови та шиї, цей білок надмірно експресується на поверхні клітин. "Ми змогли показати, що розроблені нами наночастинки переважно взаємодіють з раковими клітинами за допомогою цих рецепторів", - підтверджує доктор Холгер Стефан, керівник групи нанокаскальних систем в HZDR. "У контрольних тестах з подібними наночастинками, які були модифіковані неспецифічним антитілом, значно менше наночастинок накопичувалося в клітинах пухлини".

Вчені інтенсивно вивчали поведінку наночастинок як у клітинних культурах, так і на тваринній моделі. Для цього вони надали наночастинкам додаткові репортерські характеристики, як пояснює Крістоф Заршлер: "Ми використовували дві додаткові можливості. На додаток до антитіл, ми прикріпили до наночастинок молекули барвника та радіонукліди. Молекула барвника випромінює в ближньому інфрачервоному спектрі який проникає в тканину і може бути візуалізований за допомогою відповідного мікроскопа. Таким чином барвник виявляє, де саме розташовані наночастинки ". Радіонуклід, мідь-64, виконує подібне призначення. Він випромінює випромінювання, яке виявляється за допомогою ПЕТ-сканера (позитронно-емісійна томографія). Потім сигнали можуть бути перетворені в тривимірне зображення, яке візуалізує розподіл наночастинок в організмі.

Відмінні властивості в живих організмах

Використовуючи ці методи візуалізації, дослідники змогли показати, що накопичення наночастинок у тканині пухлини досягає максимум через два дні після введення мишам. Позначені наночастинки згодом елімінуються через нирки, не будучи тягарем для організму. "Вони, мабуть, ідеальні за розмірами та властивостями", - каже Холгер Стефан. "Менші частинки відфільтровуються з крові всього за кілька годин і, таким чином, мають лише короткочасний вплив. Якщо, навпаки, частинки занадто великі, вони накопичуються в селезінці, печінці або легенях і не можуть бути видалені з організму через нирки та сечовий міхур ". Взаємодія між наночастинками з точним розміром три нанометри та прикріпленими фрагментами антитіла, очевидно, позитивно впливає на розподіл та утримання антитіла в організмі, а також на його профіль екскреції.

У майбутніх експериментах дослідники HZDR хочуть перевірити, чи можуть вони модифікувати свою систему, щоб нести інші компоненти. Крістоф Заршлер описує плани: "Ви можете взяти ці наночастинки і функціоналізувати їх діючою речовиною. Тоді ви зможете доставити препарат безпосередньо в пухлину. Це може бути терапевтичний радіонуклід, який руйнує клітини пухлини". Також можна приєднати фрагменти антитіл, специфічні для білків, відмінних від EGFR, для націлювання на різні типи раку.