Смертельная нанопосылка для раковых клеток

Многие опухоли содержат области с низкой концентрацией кислорода, где терапии рака, основанные на действии активных форм кислорода, неэффективны. Учёные из США разработали гибридный наноматериал, который высвобождает пролекарство, генерирующее свободные радикалы, внутри опухолевых клеток при термической активации. Как сообщается в журнале Angewandte Chemie, свободные радикалы разрушают компоненты клетки даже в условиях дефицита кислорода, вызывая апоптоз. Доставку, высвобождение и действие гибридного материала можно точно контролировать.

Многие устоявшиеся схемы лечения рака основаны на генерации активных форм кислорода (ROS), которые индуцируют апоптоз опухолевых клеток. Однако этот механизм работает только в присутствии кислорода, а гипоксические (обеднённые кислородом) области в ткани опухоли часто выживают после ROS-терапии. Поэтому команда Янань Ся из Технологического института Джорджии и Университета Эмори (Атланта, США) разработала стратегию доставки и высвобождения пролекарства, генерирующего радикалы, которое при активации повреждает клетки по радикальному механизму, подобному ROS, но без необходимости в кислороде.

Авторы объяснили, что им пришлось обратиться к области химии полимеризации, чтобы найти соединение, производящее достаточное количество радикалов. Там азосоединение AIPH является хорошо известным инициатором полимеризации. В медицинских приложениях оно генерирует свободные алкильные радикалы, которые вызывают повреждение ДНК, а также перекисное окисление липидов и белков в клетках даже в гипоксических условиях. Однако AIPH необходимо безопасно доставить к клеткам в ткани. Для этого учёные использовали наноклетки, полости которых были заполнены лауриновой кислотой — так называемым материалом с фазовым переходом (PCM), который может служить носителем для AIPH. Попав в целевую ткань, облучение лазером ближнего инфракрасного диапазона нагревает наноклетки, вызывая плавление PCM и запуская высвобождение и разложение AIPH.

Эта концепция хорошо сработала, что команда показала в серии экспериментов на различных типах клеток и их компонентах. Эритроциты подверглись выраженному гемолизу. Клетки рака лёгкого поглощали наночастицы и серьёзно повреждались при запущенном высвобождении радикального инициатора. Актиновые филаменты после обработки сокращались и конденсировались. Рост клеток рака лёгкого значительно ингибировался независимо от концентрации кислорода.

Хотя авторы признают, что «эффективность всё ещё нуждается в улучшении путём оптимизации компонентов и условий», они продемонстрировали эффективность своей гибридной системы в уничтожении клеток, в том числе в местах с низким уровнем кислорода. Эта стратегия может быть высоко актуальной для наномедицины, тераностики рака и всех приложений, где требуется целевая доставка и контролируемое высвобождение с превосходным пространственно-временным разрешением.