Наносферы защищают химиопрепараты и высвобождают высокие дозы в ответ на секреты опухоли

Ученые создали наночастицы, которые высвобождают лекарства в присутствии класса белков, позволяющих раку метастазировать. Инженерная система доставки такова, что сами ферменты, делающие рак опасным, могут направлять его уничтожение.

«Мы можем начать с малой молекулы и построить из нее наноразмерный носитель, который сможет находить опухоль и доставлять полезную нагрузку препарата», — сказала Кассандра Каллманн, аспирант по химии и биохимии Калифорнийского университета в Сан-Диего и первый автор статьи, опубликованной в журнале Advanced Materials 14 июля.

Система использует преимущества класса ферментов — матриксных металлопротеиназ (MMPs), которые многие раковые опухоли производят в избытке. MMPs разрушают мембраны, позволяя раковым клеткам распространяться и колонизировать другие области тела, часто с летальным исходом.

Каллманн создала крошечные сферы, наполненные противораковым препаратом паклитакселом (также известным под торговыми названиями Таксол и Онксал) и покрытые пептидной оболочкой. MMPs разрушают эту оболочку, высвобождая препарат. Фрагменты оболочки образуют неровную сеть, удерживающую молекулы препарата вблизи опухоли.

Работа, возглавляемая профессором химии и биохимии Нейтаном Джаннески, основана на более раннем успехе его группы, использовавшей аналогичную стратегию для маркировки опухолей с целью диагностики и точного хирургического удаления.

Чтобы упаковать препарат в сферы, Каллманн пришлось добавить химические «ручки». Как оказалось, группа атомов, необходимая для эффективности и токсичности молекулы препарата, стала хорошей точкой крепления. Это означает, что препарат был инактивирован при циркуляции в кровотоке, пока не достигал опухоли.

Такая защита позволила исследователям безопасно ввести дозу, в 16 раз превышающую ту, что используется в клинической практике, в тесте на мышах с привитой фибросаркомой.

В дополнительных предварительных тестах Каллманн и коллегам удалось остановить рост опухолей как минимум на две недели, используя одну более низкую дозу препарата. У мышей, получавших наночастицы, покрытые пептидами, невосприимчивыми к MMPs, или физиологический раствор, опухоли за это время вырастали до летальных размеров.

Джаннески говорит, что они расширят подход для создания систем доставки других диагностических и терапевтических молекул. «Эта платформа не специфична для паклитаксела. Мы протестируем ее на других моделях — с другими классами препаратов и, например, на мышах с раком, имитирующим метастатический рак молочной железы».

Они также продолжат модифицировать оболочку, чтобы обеспечить еще большую защиту и избежать поглощения органами, такими как печень, селезенка и почки. «Мы хотим расширить это терапевтическое окно».