Исследователи в реальном времени наблюдали, как наночастицы лекарств в жировой оболочке проникают в клетки кожи

Некоторые противораковые препараты инкапсулируют для постепенного высвобождения, что продлевает их действие. Например, одна из формул химиотерапевтического доксорубицина (одобренный FDA препарат Doxil) заключает молекулы лекарства в жировые наносферы — липосомы, что позволяет препарату дольше циркулировать в крови. Однако использование липосомальных «капсул» часто вызывает побочные эффекты. К сожалению, липосомы часто попадают в клетки кожи, вызывая сыпь и даже поражения. Эти побочные эффекты могут быть «дозолимитирующими», то есть максимальная доза лекарства ограничивается тяжестью побочных реакций. Если бы исследователи могли уменьшить побочные эффекты от использования липосом, врачи могли бы применять более высокие дозы этих препаратов, что, возможно, привело бы к лучшему контролю над раком.

Исследование Центра рака Университета Колорадо, опубликованное сегодня в журнале ACS Nano, описывает использование передовой микроскопической технологии для визуализации того, как липосомы выходят из кровеносных сосудов в окружающие клетки у живой мыши. Это дает подсказки, которые могут помочь в разработке более совершенных систем доставки лекарств — как для предотвращения накопления опасных препаратов в клетках кожи, так и, наоборот, для более эффективного использования этого побочного эффекта для целенаправленной доставки лекарств в эти клетки, когда это необходимо.

«Мы знаем о дозолимитирующих побочных эффектах липосом, но никто не изучал, что происходит с липосомой в коже с течением времени — как они туда попадают и что с ними происходит после инъекции», — говорит Дмитрий Симберг, доктор философии, исследователь из CU Cancer Center и старший автор статьи.

В текущем исследовании, работая в Центре передовой световой микроскопии CU Cancer Center, соавторы Доминик Штих, доктор философии, и Раду Молдован, доктор философии, применили новую технику — интравитальную мультифотонную микроскопию in vivo. Это позволило команде в реальном времени наблюдать за липосомами с флуоресцентной меткой после инъекции. По сути, липосомы светились, и команда наблюдала за ними.

«К удивлению, мы увидели, что даже липосомы с защитным покрытием, призванным сделать их невидимыми для иммунной системы, начинают выходить из кровеносных капилляров и прилипать к клеткам кожи в течение пяти минут после инъекции», — говорит Симберг. «Примерно через три часа мы увидели, что многие клетки кожи заполнены липосомами, и даже через семь дней после инъекции липосомы все еще были видны в коже».

Группа задалась вопросом, связано ли накопление в клетках кожи с потерей липосомами защитного покрытия. «Нет. Мы добавили больше покрытия, и это не помогло», — говорит Симберг.

Они также предположили, что клетки крови, известные как нейтрофилы, которые мигрируют из кровеносных сосудов в ткани, могут транспортировать липосомы из крови в клетки. «Нет. Даже когда мы истощили нейтрофилы в наших моделях, эффекта не было».

Симберг и коллеги также попытались «отключить» систему комплемента — компонент иммунной системы, ответственный за очистку от микробов и поврежденных клеток, — предполагая, что эта система может атаковать, транспортировать или иным образом случайно выталкивать липосомы из крови в клетки. «Опять же, различий не было», — говорит Симберг.

В конечном итоге цель — понять механизмы, с помощью которых липосомы покидают кровеносные сосуды и захватываются клетками кожи, что позволит исследователям разрабатывать более безопасные липосомы без токсичности для кожи. Текущее исследование исключает важные возможности: липосомы не проходят через поры в капиллярах, их не транспортируют нейтрофилы, их накопление не связано с потерей защитного покрытия, и на них не воздействует система комплемента.

Кроме того: «На данный момент у нас нет механизма того, как липосомы захватываются кожей. Но мы можем видеть динамику — это происходит очень быстро и длится удивительно долго», — говорит Симберг.

Группа планирует продолжать сбор данных о динамике транспорта липосом, одновременно подавая заявки на дополнительное финансирование, которое позволит более целенаправленно изучить механизмы, делающие этот транспорт возможным.