Нацеливание на раковые клетки с помощью наночастиц

Ученые обнаружили, что полимер может стать ключом для проникновения в опухоли. Профессор Прасад Шастри, директор Института макромолекулярной химии и ключевой член кластера передовых исследований BIOSS Centre for Biological Signalling Studies Университета Фрайбурга, вместе с аспирантами Юлией Фойгт и Йоном Кристенсеном разработали новую парадигму для доставки наночастиц (контейнеров размером в несколько сотен нанометров) к эндотелиальным клеткам.

Используя всего лишь заряженные полимеры с правильным сродством к клеточным липидам, команда создала наночастицы, способные распознавать определенные типы клеток исключительно по их химическим свойствам. «Это замечательное открытие, так как оно впервые позволяет нацелиться на конкретный тип клеток, используя чисто биофизические принципы, без традиционного подхода лиганд-рецептор», — говорит профессор Шастри, руководивший исследованием. До сих пор ученые помещали на наночастицы молекулы, которые могут связываться с белками (рецепторами) на поверхности клетки.

Эти рецепторы действуют как адрес или биологический почтовый индекс. Однако в опухолях эти «адреса» могут быстро меняться со временем. Чтобы решить проблему неточности, Шастри и его команда разработали частицы, которые доставляются к эндотелиальным клеткам с помощью биофизического подхода. «Этот метод доставки не требует биологического почтового индекса для нацеливания наночастиц и является важным шагом вперед в разработке наночастичных систем для лечения рака», — говорит ведущий автор статьи Юлия Фойгт.

Опухолевые ткани очень «прожорливы» и нуждаются в постоянном питании. Оно обеспечивается через собственную сеть кровеносных сосудов. «Нацеливаясь на эндотелиальные клетки, из которых состоят эти сосуды, мы можем либо «уморить голодом» опухоль, либо убить ее одной порцией лекарства», — говорит соавтор исследования Йон Кристенсен, изучающий метастазирование опухолей.

Наночастицы используются для доставки терапевтических средств при лечении рака. Эти крошечные «пилюли», краеугольный камень наномедицины, вводятся в организм и достигают опухолевых клеток через кровоток. Найдя целевые клетки, они должны быть поглощены, чтобы лекарство подействовало внутри клетки. Этот механизм называется рецептор-опосредованным эндоцитозом. Шастри и его команда стремились разработать новый подход, нацеленный на транспортный процесс, доминирующий в эндотелиальных клетках. Оказалось, что структура под названием кавеолы в больших количествах присутствует на эндотелиальных клетках. Кавеолы — это «липидные рафты» на клеточной мембране и один из «входов» в эндотелиальные клетки. Профессор Шастри и его команда обнаружили, что покрывая «нанопилюли» из липидов отрицательно заряженными полимерами, можно обеспечить преимущественное проникновение наночастиц через эту «дверь».

«Как именно эти заряженные полимеры позволяют наночастицам открыть эту дверь, мы пока не уверены, но мы уверены, что дальнейшие исследования этого метода могут открыть новый подход к доставке лекарств в целом», — говорит Шастри.