Наночастицы и мини-ЯМР открывают путь к персонализированной терапии рака

При использовании таргетных препаратов для лечения рака стало ясно, что важным предиктором их успеха является достижение лекарством своей мишени в организме пациента. Хотя итоговой мерой успеха является выживаемость, наличие быстрого метода оценки таргетинга позволило бы онкологам оперативно корректировать терапию, если количество препарата, достигающего цели, недостаточно для уничтожения опухоли.

Команда Ральфа Вайследера из Гарвардской медицинской школы, возможно, создала именно то, что нужно. Используя магнитные наночастицы в качестве чувствительного индикатора таргетинга и миниатюрный прибор для ядерного магнитного резонанса (ЯМР), они разработали систему для прямого измерения экспрессии мишени и связывания с ней препарата в небольшом количестве опухолевых клеток, полученных при биопсии иглой. Эта методика потенциально может предоставлять результаты в реальном времени.

В статье в журнале ACS Nano команда показала, что с помощью системы можно измерить эффективность связывания ингибиторов PARP с их мишенью — белком поли(ADP-рибоза)-полимеразой (PARP). Несколько таких ингибиторов проходят клинические испытания для лечения рака груди и яичников. Исследователи отмечают, что система применима для большинства препаратов, связывающихся со специфической молекулярной мишенью.

Ключевой компонент системы — наночастица из сшитого оксида железа (CLIO) с декстрановым покрытием, связанная с низкомолекулярным ингибитором PARP. Протестировав конструкцию на пяти линиях опухолевых клеток с разным уровнем PARP, учёные измерили экспрессию белка с помощью миниатюрного ЯМР-прибора размером с мобильный телефон. Результаты, полученные всего из 1500 клеток, совпали с данными стандартных методов анализа экспрессии белков.

Далее система успешно определила связывание для пяти коммерчески доступных ингибиторов PARP. Результаты, полученные менее чем за 90 минут из 10 000 клеток, также совпали с данными более трудоёмких и менее чувствительных стандартных технологий.

Протестировав систему на живых клетках и образцах крови, исследователи обнаружили, что она может выявлять различия в экспрессии PARP и связывании препарата при использовании всего 1500 клеток. Это открывает возможность создания «терапевтического индекса»: пациенты с высокой эффективностью связывания получали бы меньшие дозы, а пациенты с низкой эффективностью — более высокие дозы или альтернативные препараты. Учёные уже работают над системой второго поколения, требующей ещё меньше клеток или даже единичных клеток, что может помочь выявлять редкие лекарственно-устойчивые клетки.

Исследование поддержано инициативой NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer.