Наночастицы точнее доставляют препараты в опухоли, снижая побочные эффекты химиотерапии

Исследование Университета Пердью показало, что крошечные нанозонды (нанопробки) эффективно доставляют противораковые препараты непосредственно в опухолевые клетки, уменьшая повреждение соседних здоровых клеток. Учёные установили, что нанозонды попадают в нужные клеточные компартменты.

Профессор Джозеф Ирудаярадж и аспирант Джиджи Чен обнаружили, что нанозонды (наностержни), покрытые препаратом от рака груди Герцептин, достигают эндосом клеток, имитируя доставку свободного препарата. Эндосомы выполняют сортировочную функцию для доставки веществ в нужные локации.

«Мы продемонстрировали возможность отслеживать эти наночастицы в разных компартментах живых клеток и количественно показать, где они накапливаются», — сказал Ирудаярадж. — «Наши методы позволят рассчитать количество препарата, необходимое для лечения раковой клетки, потому что теперь мы знаем, как эти наночастицы распределяются по разным частям клетки».

Нанозонды, размер которых примерно в 1000 раз меньше диаметра человеческого волоса, состоят из золотых и магнитных частиц. МРТ может отслеживать магнитные части нанозондов, а более чувствительная микроскопия — обнаруживать золото.

В лабораторных тестах нанозонды вводили в живые человеческие опухолевые клетки. Используя флуоресцентные маркеры для дифференциации органелл, группа Ирудаяраджа смогла определить количество нанозондов, накапливающихся в эндосомах, лизосомах и мембранах этих клеток.

Обычно химиотерапия использует высокие концентрации препаратов, повреждающие здоровые клетки рядом с опухолью. Хотя Герцептин притягивается и прикрепляется к белкам на поверхности клеток рака груди, окружающие здоровые клетки поглощают часть химиопрепаратов через нормальный жидкостный обмен.

Ирудаярадж заявил, что таргетинг только опухолевых клеток с помощью нанозондов потребует меньше препарата и снизит побочные эффекты химиотерапии.

«Каждая наночастица действует как доставщик "почтовой посылки", или дозы препарата, прямо в нужное место», — пояснил Ирудаярадж.

В лабораторных тестах основная часть наностержней с Герцептином попала в эндосомы. Лизосомы, которые действуют как «мусоросборщики» в клетках и могут снижать эффективность препарата, получили меньшую концентрацию наностержней. Эти проценты схожи с распределением препаратов при традиционном лечении.

Следующим шагом Ирудаярадж планирует прикрепить несколько препаратов к одной наночастице и отследить их распределение в клетках, а также определить время высвобождения препарата из нанозондов после прикрепления к опухолевым клеткам.

Источник: Purdue University. Результаты опубликованы в журнале ACS Nano: «Quantitative Investigation of Compartmentalized Dynamics of ErbB2 Targeting Gold Nanorods in Live Cells by Single Molecule Spectroscopy», Jiji Chen and Joseph Irudayaraj.