Клетки сосудов в печени задерживают больше наночастиц, чем считалось ранее

Наночастицы, доставляющие лекарства в организм, часто преждевременно разрушаются в печени. Исследователь Лейденского университета Йерун Бюсманн обнаружил новый метод, позволяющий предотвратить это. Публикация в ACS Nano.

В нанотерапии частицы размером от нанометра до микрометра используются для доставки лекарств к конкретным целям, например, для уничтожения опухолей с меньшими побочными эффектами. Постоянной проблемой является преждевременный захват и разрушение наночастиц клетками печени, из-за чего они редко достигают цели. Ранее считалось, что это делают специальные клетки печени — клетки Купффера.

Ключевую роль играют клетки стенок сосудов

В совместном исследовании с Институтом Хубрехта и Базельским университетом химический биолог Йерун Бюсманн обнаружил, что клетки стенок кровеносных сосудов печени (эндотелиальные клетки) играют в этом процессе гораздо большую роль, чем предполагалось. Белки на поверхности этих клеток распознают наночастицы и устраняют их. Блокировка этих белков означает, что эндотелиальные клетки перестают узнавать наночастицы, которые тогда дольше остаются в крови. Это критически важно для доставки лекарств к цели.

Отслеживание наночастиц в реальном времени

Для исследований Бюсманн использовал личинок рыбки данио-рерио. Их преимущество — прозрачность, что позволяет наблюдать за наночастицами в кровеносных сосудах под микроскопом. Учёный блокировал эндотелиальные клетки, вводя личинкам специальный полимер (длинную сцепленную молекулу). Когда этот полимер связывается с белками на эндотелиальных клетках, они перестают распознавать наночастицы.

Клетки Купффера в основном распознают частицы крупнее 100 нанометров. Идея заключалась в том, чтобы использовать наночастицы меньшего размера в комбинации со специальным полимером, что позволило бы избежать захвата частиц любыми клетками печени. Эксперимент удался: введённые таким образом частицы оставались в кровотоке, не разрушаясь.

Доказательство поглощения частиц клетками сосудов

Уверенность в том, что именно эндотелиальные клетки поглотили наночастицы, пришла, когда Бюсманн ввёл личинкам наночастицы, содержащие токсичное вещество, действующее только внутри клеток. Когда погибли только эндотелиальные клетки, стало ясно, что они поглотили частицы.

С помощью личинок данио-рерио Бюсманн также выявил конкретный белок в эндотелиальных клетках, связывающий частицы, — Стабилин-2. Удаление гена, кодирующего Стабилин-2, также приводило к значительному снижению захвата наночастиц.

Перспективы: точечное воздействие и доставка в любые клетки

Теперь Бюсманн планирует разработать молекулу, которая будет специфически связываться со Стабилином-2. Это позволит высокоизбирательно подавлять функцию захвата клетками, не нарушая естественные функции печени.

Также учёный намерен исследовать, как именно белок связывается с частицами и как клетки их поглощают. Цель — понять каждый шаг процесса, чтобы в итоге создавать наночастицы, способные доставлять лекарства не только в печень, но к любому типу клеток в организме.