Гибридные наночастицы для визуализации и лечения опухолей
Объединив магнитную наночастицу, флуоресцентную квантовую точку и противораковый препарат в липидной наночастице, исследовательская группа под руководством членов Альянса по нанотехнологиям в онкологии (Alliance for Nanotechnology in Cancer) Национального института рака (NCI) создала единый агент, способный одновременно визуализировать и лечить опухоли. Кроме того, эта новая наночастица способна избегать обнаружения иммунной системой, что позволяет ей оставаться в организме в течение длительного времени.
«Идея заключается в инкапсуляции агентов для визуализации и лекарств в защитный "корабль-носитель" (mothership), который обходит естественные процессы, удаляющие эти полезные грузы, если они не защищены», — сказал Майкл Сэйлор, доктор философии, член Альянса из Калифорнийского университета в Сан-Диего, руководивший исследованием.
«Многие препараты выглядят многообещающе в лаборатории, но не работают на людях, потому что не достигают пораженной ткани вовремя или в достаточно высокой концентрации», — добавила доктор Сангита Бхатия, член Альянса из MIT. «Этим препаратам не хватает способности избегать естественной защиты организма или отличать целевые ткани от здоровых».
Конструкция наночастицы
Корпус «корабля-носителя» был спроектирован так, чтобы избегать обнаружения, для чего его построили из липидов, модифицированных полиэтиленгликолем (PEG). Материал корпуса достаточно прочен, чтобы предотвратить случайное высвобождение груза при циркуляции в кровотоке.
К поверхности корпуса прикреплен белок F3, который связывается с раковыми клетками. F3, созданный в лаборатории доктора Эркки Руослахти, был разработан для специфического нацеливания на поверхность опухолевых клеток с последующей транспортировкой в их ядра.
Полезная нагрузка и тестирование
Исследователи загрузили наночастицы тремя типами полезного груза перед инъекцией мышам:
- Суперпарамагнитные наночастицы оксида железа — для визуализации с помощью МРТ.
- Флуоресцентные квантовые точки — для визуализации с помощью флуоресцентного сканера.
- Противраковый препарат доксорубицин.
«Флуоресцентное изображение обеспечивает более высокое разрешение, чем МРТ», — отметил доктор Сэйлор. «Можно представить, как хирург перед операцией определяет локализацию опухоли с помощью МРТ, а затем использует флуоресцентную визуализацию, чтобы найти и удалить все части опухоли во время операции».
Неожиданные результаты
Команда обнаружила, что один «корабль-носитель» может нести несколько наночастиц оксида железа, что увеличивает их яркость на МРТ-изображении. «Способность этих наноструктур нести более одной суперпарамагнитной наночастицы облегчает их обнаружение с помощью МРТ, что должно привести к более раннему выявлению меньших опухолей», — сказал доктор Сэйлор. «Тот факт, что "корабли" могут нести столь разные грузы — магнитную наночастицу, флуоресцентную квантовую точку и низкомолекулярный препарат — стал настоящим сюрпризом».
Исследование было поддержано Альянсом NCI по нанотехнологиям в онкологии и опубликовано в журнале Angewandte Chemie International Edition в статье «Micellar Hybrid Nanoparticles for Simultaneous Magnetofluorescent Imaging and Drug Delivery».