Наночастицы, меняющие форму, для доставки противораковых препаратов в опухоли
Новая система доставки лекарств, созданная в Университете Торонто, может помочь обеспечить попадание химиотерапевтических препаратов в цель, сводя к минимуму побочные повреждения здоровых тканей.
Многие противораковые препараты действуют на быстро делящиеся клетки. Попадая в кровоток, они воздействуют на такие клетки везде, включая не только опухоли, но и волосяные фолликулы, слизистую пищеварительного тракта и кожу.
Профессор Уоррен Чан последнее десятилетие занимался решением проблемы доставки химиопрепаратов именно в опухоли. Его лаборатория разработала наночастицы со связанными цепочками ДНК, которые могут менять форму, чтобы получить доступ к больной ткани.
Тело — это серия «комнат». Задача — доставить что-то снаружи в одну конкретную комнату, где каждый путь имеет свои ограничения, например, по высоте и ширине.
Опухоли уникальны. На то, какие частицы смогут в них проникнуть, влияют множество факторов: размер, форма и поверхностная химия частицы. Исследовав эти факторы, группа Чана создала модульную систему доставки, в которой форма, размер и химия наночастиц могут изменяться под воздействием специфических последовательностей ДНК.
«Мы создаем наночастицы, меняющие форму. Это как набор LEGO», — говорит Чан. Компоненты можно собрать в различные формы, с открытыми или скрытыми сайтами связывания. Они реагируют на биологические молекулы, меняя форму, как ключ в замке.
Эти «трансформеры» состоят из крошечных металлических фрагментов с прикрепленными цепочками ДНК. Предполагается, что наночастицы будут циркулировать в кровотоке, пока цепочка ДНК не свяжется с последовательностью-маркером рака. Это вызывает изменение формы частицы и активацию ее функции: таргетирование раковых клеток, высвобождение лекарства, мечение клеток сигнальной молекулой и т.д.
Работа была опубликована в двух ключевых статьях в Proceedings of the National Academy of Sciences и журнале Science.
«Мы вдохновлялись способностью белков менять конформацию — они как-то решают все эти проблемы доставки в организме. Мы подумали: "Можем ли мы создать наночастицу, которая функционирует как белок, но которую можно запрограммировать вне тела на выполнение медицинских задач?"»
Применение нанотехнологий и материаловедения в целевой доставке лекарств — относительно новая, но многообещающая область. Главная проблема — доставить достаточное количество наночастиц непосредственно к раку для эффективного лечения.
«Представьте, вам нужно попасть из Торонто в Ванкувер, но вам не дали карты, билета или машины. Вот где мы сейчас в этой области. Идея таргетной доставки — это как понять, как добраться до Ванкувера. Концепция проста, но реализовать ее без достаточной информации — нет», — объясняет Чан.
«Мы лишь поверхностно понимаем, как работает нанодоставка в организме, поэтому продолжаем исследовать, почему и как опухоли и другие органы пропускают или блокируют определенные частицы».
Чан и его группа планируют применить разработанную систему для персонализированной наномедицины — дальнейшей настройки частиц для доставки препаратов к конкретному типу опухоли пациента и никуда больше.