Изпълнени с „отрова“ нано-сфери унищожават метастатични тумори при мишки

Lung cancer cell (image courtesy of the London Research Institute EM unit).jpg

При повечето раково болни не самият тумор е толкова опасен, колкото метастазите. Те се разпространяват в белия и черния дроб, както и в останалите тъкани и органи. Наскоро учените са открили начин да подмамят разсейките да погълнат отрова. Засега методът е изпробван само върху мишки, като се е оказал много ефективен. Резултатите са обещаващи и учените планират след година да започнат клинични изпитвания при пациенти, болни от рак.

Според Стивън Либути – генетик и раков хирург в Колежа по медицина Алберт Айнщан в Ню Йорк, който не е част от проучването, новата методика е изключително иновативна. Тя включва три стъпки, в които конвенционален химиотерапветичен агент се поставя в близост до ядрото (или ядрата) на метастазната ракова клетка, където веществото оказва най-силен ефект върху нея, като я убива.

В основата на новата терапия е химиотерапевтично средство, наречено доксорубицин. Лекарството е подпомагало лечението на рак в продължение на години, тъй като блокира ДНК в ядрото на туморните клетки и предотвратява деленето им. Но когато се инжектира в кръвния поток, то може да убие сърдечните мускулни клетки на пациента и да причини сърдечна недостатъчност, което често принуждава онколозите или да понижат дозата, или изобщо да не го използват. Затова доставянето на доксорубицин само до туморните клетки е много важно, но досега е било трудно постижимо.

Надявайки се да осигурят така необходимата клетъчна специфичност, изследователите, ръководени от Мауро Ферари – експерт по наномедицина, както и президент и изпълнителен директор на Хюстънския методистки изследователски институт в Тексас, са прекарали години в разработване на порести силициеви частици, в качеството им на носители на лекарства. Частиците са с размери от няколко микрона и имат формата на диск, което им позволява да пътуват безпрепятствено през кръвоносните съдове. Но когато навлязат в съдовете, разположени около туморите, които обикновено са деформирани и пропускливи, частиците напускат кръвообращението и се натрупват в близост до образуванието. Това е само първата стъпка в доставянето на химиотерапевтични лекарства до тяхната мишена. Но просто запълването на такива частици с доксорубицин не е достатъчно, казва Ферари. Дори малко количество от лекарството да навлезе в туморната клетка, тя често притежава мембранни протеини, които действат като миниатюрни помпи, изхвърлящи лекарството извън клетката, преди то да може да ѝ навреди.

nano embed.jpg


РЕКЛАМА:

***

Силициевите частици играят ролята на генератори на наночастици (iNPG), които пренасят полимери, заредени с химиотерапевтичен агент, наречен доксорубицин (p-Dox). Credit: Nature Biotechnology

Ферари и колегите му свързали множество молекули доксорубицин в полимери. След това поставили полимерите в силициевите микрочастици и ги инжектирали в мишки, на които били имплантирани човешки метастатични чернодробни и белодробни тумори. Както при предишните проучвания, изследователите открили, че силициевите частици се събрат в и около мястото на тумора и след това частиците бавно се разграждат за период от 2 до 4 седмици.

През това време силициевите частици освобождават полимерните вериги от доксорубицин. Във воднистата среда около туморните клетки, нишките се навиват на малки кълба, всяко от които е с размер само 20-80 нанометра. Този размер, казва Ферари, е идеален, защото е същият като размера на миниатюрните мехурчета, които обикновено се обменят между съседни клетки, като част от тяхната нормална химическа комуникация. В този случай, кълбата от доксорубицин били лесно възприети от туморните клетки. Веднъж попаднали в клетката, голяма част от тях се пренасят навътре към ядрото – далеч от помпите на клетъчната мембрана. Ферари казва, че в този момент екипът му все още не е сигурен защо кълбата се пренасят към ядрото, въпреки че точно това искат да се случва.

Освен, че регионът около ядрото е лишен от помпи, обикновено там средата е по-кисела, отколкото близо до клетъчната мембрана. Изследователите използват това в своя полза. Те проектирали химическите връзки между молекулите в полимера да се разпадат при киселинни условия. Това освобождава доксорубицина точно на мястото, където способността му да убива туморните клетки е най-висока.

Учените съобщават в Nature Biotechnology, че до 50% от третираните мишки не показали никакви признаци за метастази 8 месеца по-късно. Ферари твърди, че при хората това е еквивалентно на 24 години.

Това изследване дава надежда за подобряване ефективността и на други лекарства за химиотерапия, казва Либути. „Няма причина да се смята, че не може да се направи версия на тези частици с всяко друго химиотерапевтично средство.“

Превод:  Росица Ташкова

Източник:  http://www.sciencemag.org


Европейска нощ на учените 2022 г.: