Направление наночастиц прямо в опухоли

Современные противораковые терапии стремятся атаковать опухолевые клетки, сохраняя здоровые ткани. Междисциплинарная команда исследователей из Центра Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе (HZDR) и Свободного университета Берлина (FU Berlin) добилась важного прогресса в этой области: учёные создали крошечные наночастицы, предназначенные для специфического нацеливания на раковые клетки. Они могут направляться прямо к опухолевым клеткам и визуализировать их с помощью современных методов визуализации. Как в чашках Петри, так и на животных моделях учёные смогли эффективно направлять наночастицы к раковым клеткам. Следующий шаг — комбинирование новой техники с терапевтическими подходами.

Исследователи HZDR начинают с крошечных биосовместимых наночастиц из так называемого дендритного полиглицерола, которые служат молекулами-носителями. «Мы можем модифицировать эти частицы и вводить различные функции», — объясняет доктор Кристоф Царшлер. «Например, мы можем присоединить к частице фрагмент антитела, который специфически связывается с раковыми клетками. Этот фрагмент антитела — наша целевая часть, которая направляет наночастицу к опухоли».

Целью модифицированных наночастиц является антиген, известный как EGFR (рецептор эпидермального фактора роста). При определённых типах рака, таких как рак молочной железы или опухоли головы и шеи, этот белок сверхэкспрессируется на поверхности клеток. «Мы смогли показать, что наши разработанные наночастицы предпочтительно взаимодействуют с раковыми клетками через эти рецепторы», — подтверждает доктор Хольгер Штефан. «В контрольных тестах с аналогичными наночастицами, модифицированными неспецифическим антителом, значительно меньше наночастиц накапливалось в опухолевых клетках».

Учёные интенсивно изучали поведение наночастиц как в клеточных культурах, так и на животной модели. Для этого они снабдили наночастицы дополнительными репортёрными характеристиками: «Мы использовали две взаимодополняющие возможности. Помимо антител, мы присоединили к наночастицам молекулы красителя и радионуклиды. Молекула красителя излучает в ближнем инфракрасном спектре, который проникает в ткань и может быть визуализирован с помощью соответствующего микроскопа. Таким образом, краситель показывает, где именно находятся наночастицы». Радионуклид, медь-64, выполняет аналогичную цель. Он испускает излучение, которое детектируется ПЭТ-сканером (позитронно-эмиссионная томография). Сигналы могут быть преобразованы в трёхмерное изображение, визуализирующее распределение наночастиц в организме.

Отличные свойства в живых организмах

Используя эти методы визуализации, исследователи смогли показать, что накопление наночастиц в опухолевой ткани достигает максимума через два дня после введения мышам. Меченые наночастицы впоследствии выводятся через почки, не нагружая организм. «Они, по-видимому, идеальны по размеру и свойствам, — говорит Хольгер Штефан. — Меньшие частицы фильтруются из крови всего за несколько часов и, таким образом, оказывают лишь кратковременное воздействие. Если же частицы слишком велики, они накапливаются в селезёнке, печени или лёгких и не могут быть выведены из организма через почки и мочевой пузырь». Взаимодействие наночастиц с точным размером в три нанометра и присоединённых фрагментов антител, очевидно, положительно влияет на распределение и удержание антитела в организме, а также на его профиль выведения.

В будущих экспериментах исследователи HZDR хотят проверить, могут ли они модифицировать свою систему для переноса других компонентов. «Вы можете взять эти наночастицы и функционализировать их активным веществом. Затем вы можете доставить лекарство прямо к опухоли. Это может быть терапевтический радионуклид, который уничтожает опухолевые клетки». Также возможно присоединить фрагменты антител, специфичные для белков, отличных от EGFR, чтобы нацеливаться на разные типы рака.