Учёные выявили «узкое место» в доставке лекарств в стволовые клетки

Защитные барьеры организма, такие как кожа и клеточные мембраны, представляют серьёзную проблему для доставки фармацевтических препаратов и терапий (например, вакцин) к их мишеням.

В новом исследовании международная команда учёных из Китая и США пролила свет на причины этой трудности.

Преодоление барьеров

Для доставки в клетки терапевтические агенты, такие как mRNA в вакцинах от COVID-19, часто заключают в защитные липидные наночастицы. Однако некоторые типы клеток (стволовые, иммунные, нервные) имеют особенно труднопреодолимые барьеры.

В работе, опубликованной в журнале ACS Nano, исследователи использовали комбинацию передовых методов микроскопии, чтобы в реальном времени отследить доставку наночастиц в стволовые клетки.

Результаты показывают, что в определённых типах клеток наночастицы «застревают» внутри пузырьковидных везикул и не могут достичь своей цели.

На основе этих данных команда создала математическую модель, способную предсказывать эффективность доставки наночастиц в клетки, что поможет в разработке будущих терапий.

Доктор Ган Руан, один из авторов исследования: «Мы разбили процесс доставки частиц в клетки на отдельные этапы, чтобы визуализировать каждый шаг и понять механизмы самозащиты клеток... Найдя узкое место в доставке наночастиц в клетки, наши результаты проложат путь к более целенаправленным и инновационным методам лечения».

Визуализация доставки

Мультидисциплинарная команда объединила два типа микроскопического анализа, ранее использовавшихся раздельно, чтобы изучить весь процесс доставки.

Сюань Ян, соавтор исследования: «Мы смогли отслеживать движение наночастиц в реальном времени, пиксель за пикселем, и визуализировать их перемещение через мембранные барьеры и в каждую компартмент клетки».

Визуализация и последующее химическое модифицирование каждого этапа процесса позволили выявить критическую стадию, препятствующую доставке. В защищённых клетках (как стволовые в этом исследовании) наночастицы, захваченные в везикулы, не могут из них вырваться и попасть в клетку.

Созданная математическая модель предсказывает, насколько эффективно и быстро частицы пройдут каждый этап доставки. Доктор Сяовэй Вэнь: «Наша модель может использоваться для прогнозирования концентрации наночастиц в определённом месте клетки в определённое время... Например, для предсказания того, насколько хорошо липидные наночастицы в вакцинах от COVID-19 доставят mRNA в клетку».

Доктор Стивен Эмори, также автор исследования: «Возможность в реальном времени картировать различные компоненты и внутреннюю работу путей доставки ведёт к пониманию того, как контролировать эти пути. Это может открыть действительно захватывающие перспективы для терапии».