Наноразмерная доставка препаратов для химиотерапии
Биоинженеры из Университета Дьюка разработали простой и недорогой метод загрузки противораковых препаратов в наноразмерные системы доставки. В моделях на животных новая наноформуляция показала способность устранять опухоли после однократного введения. После доставки лекарства к опухоли система распадается на безвредные побочные продукты, что значительно снижает токсичность для организма.
Наносистемы доставки привлекательны из-за их способности эффективно проникать в опухоли. Поскольку кровеносные сосуды, питающие опухоли, более пористые, чем обычные, наноформуляция легче накапливается в раковых клетках. Это позволяет доставлять более высокие дозы препарата, усиливая его противораковое действие и уменьшая побочные эффекты системной химиотерапии.
«В наших моделях новая формуляция имеет четырехкратно более высокую максимально переносимую дозу по сравнению с тем же препаратом сам по себе, и она вызвала почти полную регрессию опухоли после одной инъекции», — сказал Ашутoш Чилкоти, профессор биомедицинской инженерии. «Свободный препарат оказал лишь умеренное влияние на уменьшение опухолей».
Результаты экспериментов были опубликованы в журнале Nature Materials.
«Не менее важно, как мы считаем, это новый метод, который мы разработали для создания этих препаратов», — отметил Чилкоти. «В отличие от других подходов, мы можем производить большие количества просто и недорого, и мы считаем, что этот метод теоретически может быть использован для повышения эффективности других существующих противораковых препаратов».
Ключевым аспектом метода является способ «прикрепления» препарата к полипептидной системе доставки и его растворимость в воде.
Система использует генетически модифицированную бактерию Escherichia coli (E. coli) для производства специфического искусственного полипептида — химерного полипептида. E. coli служит простой и надежной «фабрикой» для производства этих полипептидов с высоким выходом.
Присоединение к такому полипептиду придает препарату новые свойства. Большинство препаратов не растворяются в воде, что ограничивает их усвоение клетками. Но присоединение к наночастице делает препарат растворимым.
«Когда эти два элемента соединяются в контейнере, они спонтанно самоорганизуются в водорастворимую наночастицу», — объяснил Чилкоти. «Они также самоорганизуются стабильно и надежно в частицы размером около 50 нанометров, что делает их идеальными для терапии рака. Поскольку многие химиотерапевтические препараты нерастворимы, мы считаем, что этот новый подход может сработать и для них».
Эксперименты проводились с доксорубицином — распространенным препаратом для лечения рака крови, молочной железы, яичников и других органов. Мышам с имплантированными под кожу опухолями вводили либо комбинацию химерного полипептида с доксорубицином, либо только доксорубицин.
У мышей, получавших только доксорубицин, средний размер опухоли был в 25 раз больше, чем у тех, кого лечили новой комбинацией. Средняя выживаемость мышей, получавших доксорубицин, составила 27 дней, по сравнению с более чем 66 днями для мышей, получавших новую формулу.
Исследователи планируют протестировать новую комбинацию на разных типах рака и опухолях в разных органах, а также попробовать соединить химерные полипептиды с другими нерастворимыми препаратами.