Метаболическое мечение тромбоцитов расширяет возможности целевой доставки лекарств

Исследователи из The Grainger College of Engineering при Университете Иллинойса в Урбане-Шампейне предложили новый путь для целевой доставки лекарств. Их результаты, опубликованные в Materials Today Bio, сообщают о первом успешном применении метаболического мечения в тромбоцитах.

Тромбоциты — это безъядерные клеточные фрагменты, которые скапливаются в местах кровотечения и воспаления для свертывания крови. Их уникальные свойства делают их привлекательными носителями для систем целевой доставки лекарств. Однако тромбоциты печально известны сложностью инженерии из-за их малого размера и физиологической простоты.

«Клетки обычно можно модифицировать с помощью генетического или химического подхода, — сказал старший автор статьи, доцент Хуа Ван из Департамента материаловедения и инженерии. — Но у тромбоцитов нет ядра или типичного ДНК-аппарата, что затрудняет их генетическую модификацию».

Вместо этого исследователи обратились к химическому подходу, который полагается на химические метки — молекулы, используемые для отслеживания активности других биомолекул, таких как белки, липиды или сахарные соединения. Ученые могут смешать инкубируемую клетку с сахарным соединением, дождаться его метаболизма и наблюдать экспрессию метки на клеточной мембране. Этот процесс известен как метаболическое мечение гликанов и показал перспективность в системах целевой доставки лекарств.

Лаборатория Вана ранее демонстрировала успешное метаболическое мечение в раковых и иммунных клетках. До сих пор такое мечение было ограничено типами клеток с ДНК-аппаратом, позволяющим быстрое деление клеток. Но Ван и его коллеги задались вопросом: можно ли пометить что-то без ядра? Этот запрос вдохновил их сосредоточиться на тромбоцитах.

Работая поэтапно, исследователи начали с тестирования своего метода in vitro, то есть в клеточной культуральной среде. После выделения мышиных тромбоцитов и культивирования их с сахарным соединением группа наблюдала химические метки на поверхности тромбоцитов всего за несколько часов. Их результаты были подтверждены с помощью комбинации методов проточной цитометрии, флуоресцентной микроскопии и вестерн-блоттинга.

Затем они перешли к модели in vivo, желая изучить процесс в реальной биологической системе. Прямая инъекция мышам сахарного соединения дала тот же результат, и комбинация подходов in vivo и in vitro позволила исследователям визуализировать и количественно оценить эти химически меченые клеточные мембраны.

Ученые оптимистично настроены, что специально меченые тромбоциты можно использовать в качестве средств доставки лекарств для лечения рака, иммунных заболеваний и нарушений свертываемости крови. И поскольку тромбоциты имеют короткий период полураспада, груз, прикрепленный к ним, выводится из организма в течение нескольких дней, что снимает опасения по поводу долгосрочного пребывания лекарств в организме.

В дальнейшем исследователи из Illinois Grainger Engineering будут сотрудничать со сторонними лабораториями, чтобы продолжить работу над аспектом доставки лекарств, предоставляя рекомендации по химической модификации тромбоцитов для принятия большего количества груза и более стабильным образом.

«Мы уверены в том, сколько груза мы можем загрузить и насколько они стабильны, — сказал Ван. — Что касается нашей лаборатории, мы очень заинтересованы в технологии метаболического мечения. Мы хотим и дальше повышать эффективность мечения как in vitro, так и in vivo, что, как мы думаем, может быть полезно многим исследователям в этой области».