Химики создали наночастицы для доставки трёх противораковых препаратов одновременно
Доставка химиотерапевтических препаратов в форме наночастиц может помочь снизить побочные эффекты, направляя лекарства непосредственно к опухолям. Хотя были разработаны частицы, доставляющие один или два препарата, создание частиц, несущих больше лекарств в точном соотношении, было сложной задачей.
Химики из MIT разработали новый способ создания таких наночастиц, что значительно упрощает включение трёх и более различных препаратов. В статье, опубликованной в Journal of the American Chemical Society, исследователи показали, что могут загружать свои частицы тремя препаратами, обычно используемыми для лечения рака яичников.
«Мы считаем, что это первый пример наночастицы, которая несёт точное соотношение трёх препаратов и может высвобождать их в ответ на три различных механизма активации», — говорит Джеремайя Джонсон, старший автор статьи.
Такие частицы можно разработать для доставки ещё большего количества лекарств, что позволит создавать новые схемы лечения, эффективнее уничтожающие раковые клетки с меньшими побочными эффектами. В статье показано, что трёхкомпонентные наночастицы убивают клетки рака яичников эффективнее, чем частицы с одним или двумя препаратами. Начато тестирование на животных.
Сборка частиц
Новый подход Джонсона преодолевает ограничения двух основных методов производства наночастиц для доставки лекарств: инкапсуляции молекул препарата внутри или их химического присоединения к частице. С каждым новым добавляемым препаратом эти реакции становятся всё сложнее.
Вместо этого исследователи создали строительные блоки, которые уже включают в себя лекарство. Каждый блок состоит из трёх компонентов:
- Молекула препарата
- Связующее звено для соединения с другими блоками
- Цепь полиэтиленгликоля (PEG), защищающая частицу от разрушения в организме
Сотни таких блоков могут быть соединены с помощью разработанного Джонсоном подхода «полимеризации щёток сначала» (brush first polymerization).
«Если мне нужна частица с пятью препаратами, я просто беру пять нужных строительных блоков, и они собираются в частицу. В принципе, нет ограничений на количество добавляемых лекарств, а их соотношение зависит только от начальной смеси», — поясняет Джонсон.
Комбинации и высвобождение
Для исследования были созданы частицы, несущие препараты цисплатин, доксорубицин и камптотецин (для лечения рака яичников) в специфическом соотношении, соответствующем максимально переносимым дозам.
Каждый препарат имеет свой механизм высвобождения:
- Цисплатин высвобождается сразу после попадания частицы в клетку при контакте с антиоксидантом глутатионом.
- Камптотецин высвобождается быстро при встрече с клеточными ферментами эстеразами.
- Доксорубицин высвобождается только при облучении частицы ультрафиолетовым светом.
После высвобождения всех трёх препаратов остаётся только легко биоразлагаемый PEG.
Этот подход «представляет собой умный новый прорыв в высвобождении нескольких препаратов за счёт одновременного включения разных лекарств с помощью различных химических подходов в одну платформу», — отмечает Тодд Эмрик, не участвовавший в исследовании.
Тестирование и перспективы
В сотрудничестве с лабораторией Паулы Хаммонд команда протестировала частицы на клетках рака яичников in vitro. Частицы со всеми тремя препаратами убивали раковые клетки с более высокой скоростью, чем частицы с одним или двумя лекарствами.
Лаборатория Джонсона теперь работает над частицами, несущими четыре препарата, и планирует добавлять к частицам молекулы для наведения на опухолевые клетки через взаимодействие с белками на их поверхности.
Джонсон также отмечает, что возможность надёжного производства больших количеств многокомпонентных наночастиц позволит проводить масштабное тестирование новых методов лечения рака: «Наш метод позволяет легко создавать частицы с разными соотношениями множества препаратов для проверки их активности».