Микроскопические «депо» для лекарств повышают эффективность против опухолей в модели на животных
Исследователи в области биомедицинской инженерии разработали технику создания микроскопических «депо» для удержания лекарств внутри раковых опухолей. В модели на животных эти лекарственные депо были в 10 раз эффективнее в уменьшении опухолей, чем использование тех же препаратов без депо.
Некоторые противораковые препараты наиболее эффективны вне раковых клеток. Например, препарат TRAIL атакует клеточную мембрану раковой клетки, а другой препарат, циленгитид, ингибирует рост кровеносных сосудов вокруг опухоли, лишая её питательных веществ.
Чтобы повысить эффективность этих препаратов, учёные хотят одновременно предотвратить их поглощение раковыми клетками и их вымывание из области опухоли кровеносной системой.
«Теперь мы нашли способ сделать и то, и другое, создавая микроскопические депо этих препаратов внутри опухоли», — говорит Чжэнь Гу, автор-корреспондент статьи.
Исследователи начинают с создания коктейля из TRAIL и циленгитида, затем оборачивают его в «нанокапсулу» диаметром 100 нанометров (нм). Нанокапсула покрывается человеческим сывороточным альбумином (HSA) — обильным белком в человеческой крови.
На 100-нм нанокапсуле также закреплены более мелкие нанокапсулы диаметром всего 10 нм, сделанные из геля гиалуроновой кислоты и содержащие фермент трансглутаминазу (TG). Затем нанокапсулы вводятся в кровоток.
Некоторые раковые опухоли производят большое количество фермента гиалуронидазы, который расщепляет гиалуроновую кислоту. Поэтому, когда нанокапсулы попадают в опухоль, гиалуронидаза растворяет мелкие нанокапсулы из геля гиалуроновой кислоты на их поверхности. Это высвобождает ферменты TG, которые помогают связать белки HSA на поверхности других нанокапсул, создавая сшитое лекарственное депо внутри опухоли.
Размер сшитого депо в значительной степени предотвращает его поглощение отдельными раковыми клетками или быстрое вымывание кровотоком. Кроме того, TG также может помогать нанокапсулам связываться с другими белками в опухоли, удерживая депо на месте.
Среда внутри опухоли также более кислая, чем её окружение, и эта кислотность медленно разрушает нанокапсулы.
«Это обеспечивает постепенное, длительное высвобождение TRAIL и циленгитида в среду опухоли, максимизируя эффективность препаратов», — говорит Гу.
Исследователи оценили эту технику на опухолях молочной железы у мышей.
«Мы обнаружили, что использование сшитых депо для доставки TRAIL и циленгитида уменьшило опухоли в десять раз сильнее, чем использование той же дозы этих препаратов с помощью обычных методов», — говорит Куаньинь Ху, ведущий автор статьи.
«Это исследование — доказательство концепции, и необходима дополнительная работа для развития техники», — говорит Гу. «Но она перспективна, и мы думаем, что эту стратегию можно было бы использовать и для иммунотерапии рака. Нам нужно провести больше работы на модели животных, прежде чем переходить к клиническим испытаниям».
Гу также отмечает, что пока рано оценивать стоимость, связанную с этой техникой.
«Мы находимся на ранних стадиях разработки этой техники и пытаемся упростить процесс и повысить эффективность — это снизит производственные затраты», — говорит Гу. «Это затрудняет оценку потенциальной стоимости».
Статья «Tumor Microenvironment-Mediated Construction and Deconstruction of Extracellular Drug-Delivery Depots» была опубликована 19 января в журнале NanoLetters. Работа была поддержана NC TraCS, грантом NIH Clinical and Translational Science Awards в UNC-CH, номер 1UL1TR001111.