Инженеры разработали способ массового производства наночастиц для доставки противораковых препаратов непосредственно в опухоли
Полимерные наночастицы, несущие терапевтические препараты, демонстрируют значительный потенциал для лечения рака, включая рак яичников. Эти частицы могут быть направлены непосредственно в опухоли, где высвобождают свой груз, избегая многих побочных эффектов традиционной химиотерапии.
В течение последнего десятилетия профессор MIT Паула Хаммонд и её студенты создавали различные варианты таких частиц с помощью техники послойной сборки (layer-by-layer assembly). Исследования на мышах показали эффективность этих частиц в борьбе с раком.
Чтобы приблизить эти наночастицы к клиническому применению, исследователи разработали новый производственный метод, позволяющий получать большие объёмы частиц за гораздо меньшее время.
Оптимизированный процесс
Более десяти лет назад лаборатория Хаммонд разработала новую технику создания наночастиц с контролируемой архитектурой. Метод позволяет наносить на поверхность наночастицы слои с разными свойствами, попеременно подвергая поверхность воздействию положительно и отрицательно заряженных полимеров.
Каждый слой может содержать молекулы лекарств или другие терапевтические агенты, а также таргетные молекулы, помогающие частицам находить и проникать в раковые клетки.
Оригинальный метод требовал нанесения одного слоя за раз с последующим этапом центрифугирования для удаления избытка полимера. Этот процесс был трудоёмким и сложным для масштабирования.
Новый подход использует микрофлюидное устройство для смешивания, которое позволяет последовательно добавлять новые полимерные слои по мере прохождения частиц через микроканал. Для каждого слоя можно точно рассчитать необходимое количество полимера, что устраняет необходимость очистки частиц после каждого добавления.
Эта стратегия исключает ручное смешивание полимеров, оптимизирует производство и соответствует требованиям надлежащей производственной практики (GMP). Используемое микрофлюидное устройство уже применяется для GMP-производства других типов наночастиц, включая мРНК-вакцины.
Масштабированное производство
Используя новый подход, исследователи могут генерировать 15 миллиграммов наночастиц (примерно 50 доз) за несколько минут, в то время как оригинальная техника занимала около часа для создания того же количества. Это позволяет производить достаточно частиц для клинических испытаний и лечения пациентов.
В качестве демонстрации исследователи создали наночастицы, покрытые цитокином интерлейкином-12 (IL-12). Ранее было показано, что IL-12, доставляемый послойными наночастицами, может активировать ключевые иммунные клетки и замедлять рост опухолей яичников у мышей.
Частицы, произведённые по новой технологии, показали аналогичную эффективность оригинальным наночастицам. Они связываются с раковой тканью, но не проникают в раковые клетки, что позволяет им служить маркерами на поверхности клеток, активируя иммунную систему локально в опухоли. В моделях рака яичников у мышей это лечение приводит к задержке роста опухоли и даже к излечению.
Исследователи подали заявку на патент и сотрудничают с Центром технологических инноваций Дешпанде при MIT с целью возможного создания компании для коммерциализации технологии. Хотя первоначально работа сосредоточена на раке брюшной полости, метод также может быть применён к другим типам рака, включая глиобластому.