ДНК-«наноперевозчики» для лечения рака
Канадские исследователи из Университета Монреаля разработали и подтвердили эффективность нового класса транспортеров лекарств, созданных из ДНК. Они в 20 000 раз меньше человеческого волоса и могут улучшить лечение рака и других заболеваний.
Как сообщается в новом исследовании в Nature Communications, эти молекулярные транспортеры можно химически запрограммировать на доставку оптимальной концентрации лекарств, что делает их более эффективными, чем существующие методы.
Оптимальная дозировка: медицинская проблема
Ключ к успешному лечению — обеспечение и поддержание терапевтической дозы препарата на протяжении всего курса. Слишком низкая концентрация снижает эффективность и ведет к резистентности, а слишком высокая усиливает побочные эффекты.
Поддержание оптимальной концентрации лекарства в крови остается серьезной проблемой. Большинство препаратов быстро разрушаются, и пациентам приходится принимать их многократно. Из-за индивидуальных различий в фармакокинетике концентрация лекарства в крови у разных пациентов сильно варьируется.
Алексис Валле-Белизль, эксперт в биоинспирированных нанотехнологиях, отметил, что лишь около 50% онкологических пациентов получают оптимальную дозу при химиотерапии. Его команда начала исследовать, как биологические системы контролируют концентрацию молекул.
«Мы обнаружили, что живые организмы используют белковые транспортеры, запрограммированные на поддержание точной концентрации ключевых молекул, например, гормонов щитовидной железы. Сила взаимодействия между транспортером и молекулой определяет её точную свободную концентрацию», — сказал он.
Эта идея побудила команду начать разработку искусственных транспортеров лекарств, имитирующих естественный механизм поддержания точной концентрации препарата.
Аспирант Арно Дегрозие, первый автор исследования, сначала разработал два ДНК-транспортера: для хинина (противомалярийное средство) и для доксорубицина (препарат для лечения рака груди и лейкемии). Он показал, что эти транспортеры можно запрограммировать на доставку и поддержание любой заданной концентрации лекарства.
«Более того, мы обнаружили, что эти нанотранспортеры можно использовать как резервуар для пролонгации действия лекарства и минимизации его дозы», — сказал Дегрозие.
Он добавил, что транспортеры можно направить в конкретные части тела, где лекарство больше всего нужно, что в принципе должно снизить большинство побочных эффектов.
Тесты на мышах: снижение кардиотоксичности
Чтобы продемонстрировать эффективность, исследователи объединились с коллегами из Университета Бордо и других институтов. Используя транспортер для доксорубицина, команда показала, что специальная формула позволяет удерживать препарат в крови и резко снижает его проникновение в ключевые органы: сердце, легкие и поджелудочную железу.
У мышей, получавших эту формулу, доксорубицин удерживался в крови в 18 раз дольше, а кардиотоксичность снизилась. Мыши оставались более здоровыми, о чем свидетельствовала их нормальная прибавка в весе.
«Ещё одно важное свойство наших нанотранспортеров — их высокая универсальность», — сказал Валле-Белизль.
«Пока мы продемонстрировали принцип работы для двух разных лекарств. Но благодаря высокой программируемости химии ДНК и белков, теперь можно создавать транспортеры для точной доставки широкого спектра терапевтических молекул».
Он добавил, что эти транспортеры также можно комбинировать с созданными человеком липосомными носителями, которые уже используются для доставки лекарств с разной скоростью.
Клинические исследования для рака крови?
Исследователи стремятся подтвердить клиническую эффективность своего открытия. Поскольку их нанотранспортер для доксорубицина запрограммирован на оптимальное поддержание препарата в кровотоке, он может быть идеальным для лечения рака крови.
«Мы предполагаем, что аналогичные нанотранспортеры можно разработать для доставки лекарств в другие конкретные места в организме, максимизируя присутствие препарата в опухолях. Это резко повысит эффективность лекарств и уменьшит их побочные эффекты», — сказал Валле-Белизль.