Нанотехнологии определяют тип опухоли мозга с помощью МРТ «виртуальной биопсии» в исследованиях на животных
Исследователи из Cedars-Sinai создали крошечную систему доставки лекарств, которая может идентифицировать типы раковых клеток в мозге с помощью «виртуальной биопсии» и атаковать молекулярную структуру болезни.
Если результаты лабораторных исследований на мышах подтвердятся в исследованиях на людях, их можно будет использовать для доставки наноразмерных препаратов, способных различать и бороться с опухолевыми клетками в мозге без хирургического вмешательства.
Эта нанолекарственная система, называемая нанобиоконъюгатом или нанопрепаратом, относится к новому классу молекулярных препаратов, предназначенных для замедления или остановки рака путем его блокирования несколькими способами внутри мозга. Размер препарата составляет около 20–30 нанометров.
Как работает система
Ученые начали разработку «платформы» системы доставки около десяти лет назад. Нанопрепарат может иметь различные химические и биологические «модули».
Каждый компонент выполняет специализированную функцию: поиск раковых клеток и связывание с ними, проникновение через стенки кровеносных сосудов и опухолевых клеток или разрушение молекулярных механизмов, способствующих росту опухоли.
Новая система выполняет две роли:
- Диагностика опухолей мозга путем идентификации клеток, которые распространились в мозг из других органов.
- Борьба с раком с помощью точного, индивидуального лечения опухоли.
«Виртуальная биопсия»
Тип опухоли можно определить, присоединив к системе трассер, видимый на МРТ. Если трассер накапливается в опухоли, он будет виден на снимке. После идентификации молекулярного состава рака с помощью этой виртуальной биопсии, исследователи могут «загрузить» систему доставки компонентами, нацеленными на конкретную молекулярную структуру.
Чтобы доказать, что виртуальная биопсия может различать типы раковых клеток, исследователи использовали уникальный метод: имплантировали разные виды рака груди и легких лабораторным мышам, чтобы смоделировать метастатическое заболевание — с одним типом рака на каждой стороне мозга. Рак легких и молочной железы чаще всего метастазирует в мозг.
Исследователи использовали наносистему доставки для идентификации и атаки на рак. В каждом случае животные, получившие лечение, жили значительно дольше, чем в контрольных группах.
Преодоление гематоэнцефалического барьера
«Несколько препаратов довольно эффективны в лечении разных типов рака груди, легких, лимфомы и других видов рака в их первоначальных местах, но они неэффективны против рака, который распространился в мозг, потому что не могут пересечь гематоэнцефалический барьер», — говорит Кит Блэк, доктор медицинских наук.
«Нанопрепарат сконструирован так, чтобы пересекать этот барьер с неповрежденным “грузом”, поэтому лекарства, эффективные вне мозга, могут быть эффективны и внутри него», — добавляет Блэк.
Исследование опубликовано в журнале ACS Nano. Работа поддержана грантом в $2.5 млн от NIH.