Наполненные ядом наношарики уничтожили метастазы у мышей

Эксперименты показали, что у 50% мышей в течение восьми месяцов не было выявлено никаких признаков метастазирования опухоли
(фотография Flickr).

Наибольший риск для большинства пациентов с онкологией представляет не столько само заболевание, сколько метастазы. Они как щупальца осьминога распространяются от очага опухоли в разные стороны, от одного органа к другому. Так метастазы могут проникать в лёгкие, печень и разные ткани.

Но учёные из США придумали метод борьбы с метастазами с помощью "яда".

Лечение осуществляется в три действия, в ходе которого вещество, используемое в химиотерапии сегодня, постепенно размещается в непосредственной близости от ядра метастатической раковой клетки. Только в этом случае молекулы препарата являются наиболее смертоносными для клеток.

"Это почти как многоступенчатая ракета", которая поднимает космонавтом в космос, отправляет их на Луну и затем возвращает их обратно, проводит аналогию генетик и хирург-онколог из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна Стивен Либутти (Steven Libutti).

В основе новой терапии лежит химиотерапевтическое вещество, называемое доксорубицином – это антибиотик антрациклинового ряда. Такое вещество получают из бактерий вида Strcptomyccs pcucctius cacsius, и оно используется главным образом для лечения различных видов злокачественных опухолей. Доксорубицин воздействует на ДНК опухолевых клеток, предотвращая их дальнейшее деление.

Однако есть одно важное "но": когда его вводят в кровеносную систему, такой препарат может также убить сердечную мышцу или привести к сердечной недостаточности. Такой неблагоприятный эффект, в свою очередь, часто вынуждает онкологов снижать дозу, либо вовсе прекратить использование доксорубицина.

Весьма желательно доставлять такой антибиотик только в клетки опухоли, но сделать это сложно.

Команда исследователей, руководимая Мауро Феррари (Mauro Ferrari), наномедицинского эксперта, главы Хьюстонского Методистского научно-исследовательского института в Техасе, потратила годы на разработку особой пористой частицы кремния, которая стала бы "перевозчиком" препарата.

Микронный размер и дискообразная форма частицы позволяют ей беспрепятственно проходить через здоровые кровеносные сосуды. Но когда они попадают в сосуды около опухоли, которые обычно деформированы, частицы покидают кровообращение и оказываются рядом с опухолью.

Это был первый этап в доставке химиотерапевтического препарата к своей цели. Но просто заполнять такие частицы доксорубицином не принесёт много пользы, считает Феррари.

Даже если небольшое количество препарата и проникает внутрь клетки опухоли, их белки в мембране действуют как крошечные насосы и выталкивают препарат из клетки прежде, чем он сможет нанести какой-либо вред.

Решить такую проблему учёные попробовали следующим образом: они заранее связали многочисленные молекулы доксорубицина с полимерными молекулами. Полимеры, внедрённые в микрочастицы кремния, начинают свою работу, оказываясь в опухоли.

Специалисты ввели микрочастицы в мышей, которым были пересажены метастазы печени и лёгких человека. Выяснилось, что кремниевые частицы скапливаются около мест опухоли и, оказываясь там, они начинают медленно деградировать от двух до четырёх недель.

Таким образом частицы кремния постепенно высвобождают переносящие лекарство полимеры. В водной среде рядом с клетками опухоли нити полимера благодаря термодинамическим силам сворачиваются в крошечные шарики, каждый их которых диаметром всего 20-80 нанометров. Такой размер, считает Феррари, является идеальным, потому что он такой же, как у крошечных пузырьков, которыми обычно обмениваются соседние клетки.

В этом случае "ядовитые" шарики легко поглощаются опухолевыми клетками и, соответственно, проникают внутрь них. Они проносят лекарство сквозь мембрану и отправляются в сторону ядра клетки. Феррари заявляет, что пока учёные не знают точно, почему шарики отправляются в сторону ядра, хотя это именно то, чего они хотели добиться.

Область внутри клетки вокруг ядра обладает большей кислотностью, нежели возле клеточной мембраны. Команда учёных использовала это в своих интересах. Они "сконструировали" химическую связь между молекулами доксорубицина и полимера таким образом, чтобы она распадалась в кислой среде. В ходе этого процесса лекарство освобождается в том месте, где оно, вероятнее всего, сможет убить клетки опухоли.

Такой способ лечения пока был опробован только на мышах, но он оказался весьма эффективным. Как показали эксперименты, до 50 процентов грызунов не имели никаких признаков метастатических опухолей в течение восьми месяцев после такого лечения. По словам Феррари, это может быть эквивалентно отсутствию таких признаков у человека в течение 24 лет.

Результаты настолько многообещающие, что исследователи планируют начать клинические испытания на онкологических больных уже в течение года.

Новое исследование также даёт надежду на повышение эффективности и других химиотерапевтических препаратов, говорит Либутти. "Нет никаких причин полагать, что нельзя сделать версию таких частиц с любыми другими химиотерапевтическими веществами", — заключает он.

Исследование подробно описано в научном журнале Nature Biotechnology.

Добавим, что по похожему пути пошли и учёные из Университета Северной Каролины: они работают над металлическими нанотерминаторами, которые уничтожают опухоль изнутри.

Сегодня