«Вальсирующие» наночастицы могут улучшить доставку лекарств
Исследователи из Университета Индианы обнаружили, что наночастицы, доставляющие лекарства, прикрепляются к своим мишеням по-разному в зависимости от их положения в момент встречи — подобно танцорам, меняющим движения под музыку.
Исследование, опубликованное 13 ноября в журнале ACS Nano, важно, поскольку «движение» терапевтических частиц при связывании с рецепторными участками на клетках человека может указывать на эффективность лечения. Эффективность иммунотерапии, которая использует собственную иммунную систему организма для борьбы с такими заболеваниями, как рак, частично зависит от возможности «настраивать» силу клеточных связей.
«Во многих случаях эффективность лекарства зависит не от того, связывается ли оно с целевым рецептором на клетке, а от того, насколько сильно оно связывается. Чем лучше мы можем наблюдать эти процессы, тем лучше можем оценивать терапевтическую эффективность препарата», — пояснила руководитель исследования Янь Юй.
До этой работы считалось, что частицы замедляются и «застревают» при связывании с рецептором клетки.
«Но мы увидели и кое-что новое. Мы увидели, что частицы вращаются по-разному в зависимости от момента, когда они "застревали", связываясь со своими рецепторами», — отметила Юй.
Это наблюдение стало возможным благодаря новой методике. Если молекулярное движение — это вальс, то раньше учёные наблюдали лишь за одним танцором.
Метод: наночастицы-«танцоры»
Чтобы провести исследование, команда Юй ввела «танцевальных партнёров»: две наночастицы — одну, окрашенную в зелёный цвет, другую — в красный. Они соединялись в единый маркер, видимый в флуоресцентный микроскоп. Затем этот «нанозонд» замаскировали мембранным покрытием, взятым у T-лимфоцита — типа белых кровяных клеток, играющих роль в иммунной системе.
Два цвета позволили одновременно наблюдать вращательное движение (кружение на месте) и поступательное движение (перемещение в пространстве) частицы до прикрепления к клетке.
«Мы обнаружили, что частицы начинали со случайного вращения, переходили к качанию, затем к круговому движению и, наконец, к ограниченному круговому движению. Наблюдение такого широкого спектра вращательного движения — и перехода от одной формы к другой в разные моменты времени — совершенно ново», — заявила Юй.
Более того, исследователи смогли начать связывать эти разные типы движения с разной силой связывания.
Преимущества и перспективы
Команда выбрала «маскировку» синтетических частиц клеточными мембранами, потому что такие частицы не устраняются иммунной системой организма как чужеродные объекты так же, как обычные синтетические частицы. Использование собственных мембран клеток организма также устраняет необходимость проектировать сложные поверхностные структуры для связывания с определёнными клетками, поскольку они уже присутствуют в существующих мембранах.
Следующим этапом исследования, по словам Юй, станет мониторинг «вальса» замаскированных T-лимфоцитов, чтобы понять их целевое связывание с опухолевыми клетками.