Новая 3D-модель культуры клеток демонстрирует селективное поглощение наночастиц опухолью

Система доставки лекарств на основе наночастиц, разработанная для терапии опухолей мозга, показала многообещающую селективность к опухолевым клеткам в новой модели культуры клеток, созданной учёными Ноттингемского университета. Работа, проведённая совместно Школами фармации, биомедицинских наук и человеческого развития, будет представлена в сентябрьском выпуске журнала Experimental Biology and Medicine.

Терапия опухолей мозга особенно сложна по ряду причин, включая доставку достаточного количества препарата к опухоли и селективность его действия. Доктор Мартин Гарнетт, доцент по доставке лекарств в Школе фармации, отметил: «Мы работаем над рядом новых терапевтических подходов с использованием систем доставки лекарств на основе наночастиц. Однако для их оценки требуются подходящие модели».

Наночастицы, использованные в этом исследовании, были приготовлены из нового биодеградируемого полимера поли(глицерин адипат). Полимер был дополнительно модифицирован для улучшения включения лекарств и повышения эффективности наночастиц.

Доктор Теренс Паркер, доцент Школы биомедицинских наук, пояснил: «Взаимодействие опухолевых клеток с клетками мозга варьируется в зависимости от типа опухоли и её расположения в мозге. Поэтому использование трёхмерных культур клеток важно для обеспечения поведения клеток в культуре, сходного с наблюдаемым в реальной жизни».

Основную часть работы выполнила аспирантка Вейна Мэн, которая приготовила флуоресцентно меченые наночастицы и изучила их в различных культурах опухолевых и мозговых клеток. Её ранние исследования показали более быстрое поглощение наночастиц культурами опухолевых клеток по сравнению с культурами нормальных клеток мозга, выращенными отдельно. Эта селективность наблюдалась только в трёхмерных культурах, что стало движущей силой для разработки более сложной и репрезентативной модели.

Агрегаты опухолевых клеток много лет используются в качестве моделей культур раковых клеток. Аналогично тонкие срезы мозга новорождённых крыс могут культивироваться неделями и являются важным инструментом в биологии мозга. В новой модели совместного культивирования клеток эти два метода впервые объединены.

Агрегаты клеток опухоли мозга были помечены флуоресцентными железными микрочастицами и выращены на срезах нормальной ткани мозга новорождённых крыс. Техника двойного мечения клеток позволила исследовать инвазию опухолевых клеток в ткань мозга с помощью флуоресцентной или электронной микроскопии на одних и тех же образцах. С помощью этих методов было обнаружено, что опухолевые агрегаты инвазируют срезы мозга способом, сходным с опухолями в организме. После разработки модели в условиях совместного культивирования была продемонстрирована селективность поглощения наночастиц опухолью.

Сотрудничество в этом проекте поддерживал профессор Дэвид Уокер из Школы человеческого развития, соучредитель Группы по исследованию опухолей мозга у детей в Ноттингеме. Профессор Уокер сказал: «Понимание биологии опухолей важно для разработки эффективных новых методов лечения. Эта работа демонстрирует, как тесное сотрудничество между дисциплинами может помочь продвинуть идеи, способные привести к новым клиническим терапиям».

Главный редактор Experimental Biology and Medicine доктор Стивен Р. Гудман согласен с профессором Уокером. Доктор Гудман заявил: «Конвергенция биологии раковых клеток и нанонауки, примером которой является это исследование, открывает большие перспективы для будущего терапии опухолей мозга».