Новый нанотранспортер для доставки лекарств внутрь клеток

Исследование Университета Барселоны проанализировало жизнеспособность новой наномолекулы в качестве средства доставки лекарств. Результаты, опубликованные в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, показывают, что липосомы, разработанные исследователями, способны транспортировать и высвобождать противораковый препарат, использованный в качестве модели, внутри клеток.

В исследовании участвовали учёные с факультетов биологии, физики, фармации и пищевых наук UB, а также исследователи из Научно-технологических центров UB (CCiTUB), Института нанонауки и нанотехнологий UB (IN2UB) и Института биоинженерии Каталонии (IBEC).

Взаимодействие липосом с клеточной мембраной

Липосома — это искусственная сферическая везикула с мембраной из двойного липидного слоя, похожей на структуру клеточных мембран. С момента открытия в 1960-х годах они используются как модели для изучения клеточных мембран и как потенциальные системы доставки лекарств.

Одна из задач превращения липосом в средства доставки — выяснить, как они взаимодействуют с клеточными мембранами и какой базовый механизм — адсорбция, слияние или эндоцитоз, либо их комбинация — участвует в интеграции липосом клетками. «Взаимодействия между липосомами и клеточной мембраной могут быть крайне разными в зависимости от природы мембраны и липидного состава липосом», — отмечают исследователи.

Липосомы, разработанные командой UB, — это небольшие липидные сферы с составом, сходным с клеткой, которую нужно лечить. «Это сходство облегчает их включение и доставку лекарства внутрь клетки», — отмечает член IN2UB Òscar Domenech.

Исследование на культурах клеток

Это исследование — продолжение предыдущей работы той же команды, где анализировались механизмы слияния липосом с упрощённой моделью, копирующей мембрану клеток HeLa. «Мембрана клеток HeLa сложнее модели из предыдущего исследования. Теперь мы использовали реальные культуры клеток, чтобы лучше понять механизм взаимодействия наших липосом», — говорят исследователи.

Для изучения взаимодействия и оценки интеграции наномолекул учёные совместили две техники:

• Конфокальная флуоресценция позволила увидеть флуоресцентные молекулы внутри клетки. Липосомы инкапсулировали кальцеин (флуоресцентный краситель), чтобы отследить проникновение наномолекулы и её содержимого в клетки.
• Атомно-силовая микроскопия использовалась для наблюдения физико-химических изменений поверхности клетки и оценки жёсткости клеточной мембраны в присутствии липосом.

Взаимодействие разработанных липосом подтвердило результаты, полученные на модельных мембранах, и показало потенциал этой наноформулировки в качестве транспортера.

«Мы показали, что липидный состав обеспечивает доставку содержимого липосомы внутрь клетки, а также роль филоподий — небольших жгутиков клетки — в облегчении доступа липосом к мембране», — добавляет Òscar Domènech.

Тест с противораковым препаратом

Для проверки способности липосом доставлять лекарства исследователи инкапсулировали метотрексат — иммуносупрессивный препарат, используемый для лечения ряда онкологических, воспалительных и аутоиммунных патологий. «Мы смогли показать, что наши липосомы идеально подходят для доставки этой модели молекулы, которая, как мы знаем, может уничтожать раковые клетки», — отмечает Domènech.

Эти результаты открывают путь для будущих исследований с другими молекулами и типами клеток. «Нам интересно распространить методологию на другие типы клеток или даже ткани, чтобы показать жизнеспособность анализа, а также использовать другие терапевтические молекулы, инкапсулированные в липосомы», — говорит Domènech.

«Более того, две техники, применённые в исследовании, позволили получить результаты быстро и минимально инвазивно, что в будущем может служить индикатором эффективности лекарства против раковых клеток».