Наночастицы находят, проникают и сжигают меланому
Полые золотые наносферы, оснащённые целевым пептидом, находят клетки меланомы, глубоко проникают в них и затем «сжигают» опухоль под воздействием ближнего инфракрасного света. Об этом сообщила исследовательская группа под руководством учёных из Онкологического центра им. М. Д. Андерсона Техасского университета в выпуске журнала Clinical Cancer Research от 1 февраля.
«Активное нацеливание наночастиц на опухоли — это священный Грааль терапевтической нанотехнологии для лечения рака. Мы приближаемся к этой цели», — заявил старший автор Чун Ли, профессор отделения экспериментальной диагностической визуализации. При нагревании лазером активно нацеленные полые золотые наносферы наносили в восемь раз больше повреждений опухолям меланомы у мышей по сравнению с теми же наносферами без активного нацеливания.
Эксперименты in vitro и на мышиной модели продемонстрировали первое in vivo активное нацеливание золотых наноструктур на опухоли в сочетании с фототермальной абляцией — минимально инвазивным методом, использующим тепло, генерируемое при поглощении света, для разрушения целевой ткани. Опухоли «сжигаются» ближним инфракрасным светом, который проникает в ткани глубже, чем видимый или ультрафиолетовый свет.
Эффективность фототермальной абляции можно значительно повысить, если нанести на опухоль светопоглощающий материал. При наличии полых золотых наносфер внутри клеток меланомы фототермальная абляция разрушала опухоли у мышей при дозе лазерного света, составлявшей всего 12% от дозы, требуемой без наносфер. Такая низкая доза с большей вероятностью щадит окружающие здоровые ткани.
Активное против пассивного нацеливания
Исследователи снабдили полые сферические золотые наносферы пептидом, который связывается с рецептором меланокортина 1-го типа, чрезмерно экспрессируемым в клетках меланомы. В культуре клеток наносферы с целевым пептидом проникали внутрь клеток, в то время как наносферы без пептида — нет.
При облучении ближним инфракрасным светом большинство клеток с целевыми наносферами погибало, а почти все оставшиеся были необратимо повреждены. Клетки, обработанные ненацеленными наносферами, гибли в небольшом количестве.
В мышиной модели флуоресцентная метка показала, что простые наносферы накапливались только возле кровеносных сосудов опухоли, тогда как целевые наносферы обнаруживались по всей опухоли.
Большинство целевых наносфер у обработанных мышей собиралось в опухоли, с меньшим количеством в печени и селезёнке. Большинство ненацеленных наносфер собиралось в селезёнке, затем в печени и только потом в опухоли.
Результаты in vivo
При облучении ближним инфракрасным светом опухолей с целевыми наносферами было разрушено 66% опухолей, в то время как при использовании ненацеленных наносфер — только 7,9%.
Исследователи использовали меченную F-18 глюкозу для наблюдения за активностью опухоли с помощью ПЭТ-визуализации. Опухоли, обработанные целевыми наносферами, в значительной степени «гасли».
«Клинические последствия этого подхода не ограничиваются меланомой, — отметил Ли. — Это также доказательство принципа, что рецепторы, общие для других видов рака, также могут быть мишенями для пептид-направленных полых золотых наносфер».
Целевые наносферы имеют ряд преимуществ: их размер (40-50 нанометров в диаметре) и сферическая форма обеспечивают большее поглощение и проникновение в клетки. Они обладают сильным, но узким и настраиваемым поглощением света в видимом и ближнем инфракрасном спектре. Полые сферы состоят из чистого золота, которое имеет долгую историю безопасного медицинского применения.