Созданы многофункциональные наночастицы для диагностики и уничтожения опухолей под действием света
Исследователи из Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН с коллегами разработали многокомпонентные наночастицы для адресной доставки фотосенсибилизаторов — веществ, необходимых для уничтожения раковых клеток с помощью света. За основу авторы взяли биосовместимые структуры — магнитные наночастицы, покрытые белком альбумином и снабжённые фолиевой кислотой, которая «направляет» частицы к новообразованию.
Эксперименты показали, что полученный комплекс эффективно накапливается в опухолевых клетках и под воздействием света уничтожает их, практически не повреждая здоровые ткани. Разработка будет полезна при создании высокоточных и безопасных препаратов для лечения рака. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Pharmaceutics.
Схема многокомпонентной гибридной наносистемы на основе наночастиц оксидов железа и человеческого сывороточного альбумина, синтезированной в работ
Большинство химиотерапевтических препаратов для лечения опухолей имеют низкую избирательность — они воздействуют не только на больные, но и на здоровые клетки, тем самым вызывая серьезные побочные эффекты. Альтернативой могут служить подходы, при которых вещества, убивающие опухоль, точечно доставляют к месту новообразования. Подобные системы доставки разрабатываются, например, для фотосенсибилизаторов — веществ, которые под действием света определённой длины волны в большом количестве производят активные формы кислорода и радикалы, уничтожающие раковые клетки.
Транспортировать к раковым клеткам фотосенсибилизаторы могут магнитные наночастицы, например на основе оксида железа, локализовать которые в целевой области позволяет внешний магнит. Такие наночастицы покрывают биосовместимым и стабильным белком альбумином, чтобы избежать реакций со стороны иммунной системы. А использование нацеливающего агента позволяет частицам находить мишень в организме. Подобные структуры уже продемонстрировали эффективность в доставке лекарств и диагностике рака. При этом улучшить их «нацеливание» можно, если добавить биологически активные вещества, специфически связывающиеся с раковыми клетками.
Члены авторского коллектива, слева направо: Мадина Абдуллина, Анна Торопцева, Мария Горобец, Мария Вересова
Сотрудники ИБХФ РАН, Федерального исследовательского центра химической физики им. Н.Н. Семёнова РАН, Саратовского национального исследовательского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского, а также Национального медицинского исследовательского центра онкологии им. Н.Н. Блохина Минздрава России синтезировали наночастицы на основе оксида железа, покрытые белком альбумином и модифицированные фолиевой кислотой. Фолиевую кислоту (фолат) в качестве дополнительного компонента авторы выбрали потому, что раковые клетки в ряде случаев нуждаются в этом веществе для роста и развития. В результате эти клетки на своей поверхности имеют много рецепторов фолиевой кислоты — сайтов для её связывания, — на которые нацеливаются наночастицы. Эксперименты подтвердили, что наночастицы с фолиевой кислотой в два раза эффективнее образцов без такой модификации накапливаются в клетках рака молочной железы.
Затем учёные присоединили к наночастицам фотосенсибилизатор метиленовый синий. Авторы подчёркивают, что он связан с наночастицами не химически, а физически — соединение «запечатано» в белковой оболочке, что значительно упрощает будущее производство предложенных наносистем.
Всего за три часа частицы с фолиевой кислотой и фотосенсибилизатором при освещении вызвали гибель 17 % раковых клеток, тогда как в темноте их токсичность была минимальной. Это позволит точно управлять гибелью опухолевых клеток и снизить риск вреда здоровым тканям.
Руководитель проекта старший научный сотрудник Центра магнитной спектроскопии ИБХФ РАН Анна Бычкова
«Предложенная наносистема биосовместима, обладает магнитными свойствами и способна избирательно доставлять лекарства в опухолевые клетки с высоким уровнем рецепторов к фолиевой кислоте. Разработку за счёт магнитного ядра можно будет использовать для диагностики опухолей, а за счёт фотосенсибилизатора — для последующего высокоточного уничтожения новообразования. Однако мы не только синтезировали многокомпонентную наносистему и провели детальное определение её свойств, но и предложили методику получения подобных структур со стабильным функциональным покрытием. В дальнейшем мы планируем расширить ряд молекул, которые обеспечат новые нацеливающие и терапевтические функции наносистемам», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Анна Бычкова, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Центра магнитной спектроскопии ИБХФ РАН.
Источник: пресс-служба РНФ.
