Плавающие микророботы доставляют противораковые препараты в метастатические опухоли легких у мышей

Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали микроскопических роботов (микророботов), способных плавать в легких и доставлять противораковые препараты непосредственно к метастатическим опухолям. Этот подход показал эффективность у мышей, ингибируя рост и распространение опухолей, метастазировавших в легкие, и повышая выживаемость по сравнению с контрольными методами лечения.

Результаты опубликованы 12 июня в журнале Science Advances.

Микророботы представляют собой сочетание биологии и нанотехнологий. Это совместная работа лабораторий Джозефа Вана и Лянфан Чжана, профессоров отделения химической и наноинженерии Aiiso Yufeng Li Family в Инженерной школе Джейкобса UC San Diego.

Для создания микророботов исследователи химически присоединили наночастицы, наполненные лекарством, к поверхности клеток зеленых водорослей. Водоросли, обеспечивающие движение микророботов, позволяют наночастицам эффективно перемещаться в легких и доставлять терапевтический груз к опухолям.

Наночастицы состоят из крошечных биоразлагаемых полимерных сфер, наполненных химиотерапевтическим препаратом доксорубицином и покрытых мембранами эритроцитов. Это покрытие выполняет критическую функцию: защищает наночастицы от иммунной системы, позволяя им оставаться в легких достаточно долго для оказания противоопухолевого эффекта.

«Оно действует как камуфляж, — сказал соавтор исследования Чжэнсин Ли, аспирант по наноинженерии в исследовательских группах Вана и Чжана. — Это покрытие заставляет наночастицу выглядеть как эритроцит организма, поэтому она не вызовет иммунного ответа».

Исследователи отметили, что такая формула наночастиц на водорослях безопасна. Материалы для изготовления наночастиц биосовместимы, а используемые зеленые водоросли Chlamydomonas reinhardtii признаны безопасными Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA).

Это исследование основано на предыдущей работе команд Вана и Чжана, где аналогичные микророботы использовались для лечения смертельной пневмонии у мышей. «Это были первые микророботы, безопасно протестированные в легких живых животных», — сказал Ван.

В предыдущей работе микророботы боролись с распространением бактерий, вызывающих пневмонию, используя другую комбинацию препарата и клеточной мембраны для наночастиц. Изменив эти компоненты, команда адаптировала микророботов для борьбы с распространением раковых клеток в легких.

«Мы демонстрируем, что это платформенная технология, которая может активно и эффективно доставлять терапевтические средства по всей легочной ткани для борьбы с различными типами смертельных заболеваний легких», — сказал Чжан.

В текущем исследовании мышей с меланомой, метастазировавшей в легкие, лечили микророботами, которые вводили в легкие через небольшую трубку, вставленную в трахею.

Обработанные мыши имели медианное время выживания 37 дней, что больше, чем 27 дней у нелеченых мышей, а также у мышей, получавших либо только препарат, либо наночастицы с препаратом без водорослей.

«Активное плавательное движение микророботов значительно улучшило распределение препарата в глубокой легочной ткани, одновременно увеличив время удержания, — сказал Ли. — Это улучшенное распределение и увеличенное время удержания позволили нам снизить требуемую дозу препарата, потенциально уменьшив побочные эффекты при сохранении высокой эффективности выживания».

В дальнейшем команда работает над продвижением этого лечения микророботами к испытаниям на более крупных животных, с конечной целью проведения клинических испытаний на людях.