Ученые НИТУ МИСиС разработали способ существенно повысить восприимчивость раковых клеток к противоопухолевым препаратам, содержащим действующее вещество доксорубицин. Для этого наночастицы, переносящие препарат, обогатили фолиевой кислотой, которую раковые клетки поглощают примерно в 1000 раз активнее, чем обычные.
Фото: lightsource / PhotoXpress.ru
Фото: lightsource / PhotoXpress.ru
Противоопухолевые препараты, в составе которых находится действующее вещество доксорубицин,— одни из самых широко применяемых в мире. Их используют для терапии лейкоза, рака мышечной ткани, саркомы и ряда других злокачественных новообразований. Само по себе действующее вещество не обладает направленным действием, то есть в «чистом виде» при попадании в ток крови оно активно связывается с различными соединениями, а также одинаково хорошо поглощается как пораженными, так и нормальными клетками. Это прежде всего означает, что для достижения эффекта требуются большие дозировки. Кроме того, «неразборчивость» доксорубицина губительна для здоровых клеток.
В 2017 году команда ученых НИТУ МИСиС в сотрудничестве с НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина проводила эксперименты по связыванию доксорубицина с биосовместимыми наночастицами нитрида бора, которые отлично соединяются с препаратом благодаря схожей молекулярной структуре. Эксперименты invitro были положительными: было показано, что наночастицы эффективно доставляют доксорубицин в клетки и высвобождают препарат только после попадания внутрь клетки, что позволит блокировать распад доксорубицина в кровотоке до момента достижения препаратом клеток. Таким образом, терапевтическая дозировка препарата снизится, однако это решит не все проблемы: все еще необходимо было «заставить» раковые клетки активнее других поглощать препарат; настолько активно, чтобы здоровые клетки не успевали его захватить.
Продолжив исследования, ученые НИТУ МИСиС нашли способ «упаковать» доксорубицин так, чтобы его действие стало направленным. Полученный в итоге метод основан на структурных особенностях раковых клеток: они крайне активно делятся, и для получения большего количества питания на их поверхности расположено огромное количество рецепторов фолиевой кислоты. Она более известна нам как витамин B9 — он необходим для роста и развития кровеносной и иммунной систем.
«По сравнению со здоровыми на поверхности раковых клеток находится примерно в тысячу раз больше рецепторов фолиевой кислоты,— рассказывает один из авторов исследования, научный сотрудник лаборатории “Неорганические наноматериалы НИТУ МИСиС” Елизавета Пермякова.— В нашем новом исследовании мы комбинировали свойства нитрида бора и фолиевой кислоты. Сначала мы ковалентно присоединяли к наночастицам фолиевую кислоту, а затем насыщали данную систему доставки доксорубицином».
Загрузку наночастиц препаратом оценивали с помощью спектрофотометрии: само по себе действующее вещество доксорубицин является водорастворимым соединением ярко-красного цвета, таким образом, водный раствор доксорубицина также имеет насыщенный красный цвет. После добавления к этому раствору наночастиц нитрида бора, связанных с фолиевой кислотой, весь доксорубицин связывается с частицами, а раствор вновь становится прозрачным. Использование данной системы доставки позволит снизить неспецифичные взаимодействия доксорубицина, а также, предположительно, увеличить точечность доставки препарата в раковые клетки.
Для подтверждения терапевтической активности начата серия экспериментов invitro в НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина с использованием различных культур человеческих раковых клеток.
По материалам статьи Plasma Surface Polymerized and Biomarker Conjugated Boron Nitride Nanoparticles for Cancer-Specific Therapy: Experimental and Theoretical Study; Elizaveta S. Permyakova, Liubov Yu. Antipina, Philipp V. Kiryukhantsev-Korneev, Andrey M. Kovalskii, JosefPolak, Anton Manakhov, Kristina Yu. Gudz, Pavel B. Sorokinand Dmitry V. Shtansky; Nanomaterials, ноябрь 2019 г.