Наночастицы улучшают лечение опухолей у мышей
Химиотерапия при лечении рака действует как топор, а не как скальпель. Атакуя быстро делящиеся клетки, она эффективно борется с опухолями, но также разрушает здоровые клетки кишечника, костного мозга, кожи головы и других органов, вызывая тяжелые побочные эффекты.
Чтобы усилить терапевтические свойства химиопрепаратов, профессор Глен Квон из Школы фармации Университета Висконсин-Мэдисон обратился к наночастицам.
В новой работе, опубликованной в журнале ACS Nano, лаборатория Квона разработала стабилизированную форму распространенного химиотерапевтического агента гемцитабина и поместила его в наночастицы, способные замедлить высвобождение препарата. В моделях мышей с человеческим раком легких улучшенный препарат эффективнее стандартного гемцитабина подавлял рост опухоли.
«То, что могут сделать наноносители, — это снизить токсичность», — говорит Квон.
Ранее, в работе с аспирантом Тони Тамом, Квон разработал улучшенную систему доставки химиопрепарата паклитаксела (Taxol). Там присоединил к препарату короткую цепь молочной кислоты, что помогло загрузить его в наноноситель, частично состоящий из молочной кислоты.
Применив тот же подход к гемцитабину, Там столкнулся с проблемой нестабильности. Для её решения он использовал 30-летнюю разработку из Японии — стереокомплексы.
Исследователи из Университета Киото в 1980-х годах объединили полимеры молочной кислоты, которые были идентичны, за исключением одной ключевой особенности — их хиральности («правой» и «левой» форм). Полученные кристаллы, стереокомплексы, оказались гораздо стабильнее.
Когда Там создал стереокомплексы молочной кислоты, связанные с гемцитабином, и загрузил их в наноноситель, стабильность препарата резко возросла. По сравнению с гемцитабином, присоединенным только к «левой» форме молочной кислоты, стереокомплекс высвобождал гемцитабин в 15 раз медленнее в искусственном растворе. Поскольку гемцитабин быстро разрушается в организме, его обычно вводят в высоких дозах. Замедленное высвобождение могло бы означать применение более щадящих доз.
Наночастицы приняли неожиданную форму. В то время как аналогичные наноносители заключают препараты в сферу, изображения в атомном масштабе показали, что стереокомплексы гемцитабина образуют вытянутую цилиндрическую форму. 10 000 таких цилиндров, поставленных друг на друга, уложились бы в толщину листа бумаги.
У мышей с линией немелкоклеточного рака легкого человека лечение наноносителями со стереокомплексом в течение трех недель полностью подавляло рост опухолей. Для сравнения, опухоли более чем удвоились в размере у мышей, получавших стандартный гемцитабин. Дозы были довольно низкими, чтобы оценить разницу между формами препарата.
«В конечном итоге наша цель — внедрить это в лечение людей», — говорит Квон.
С Фондом исследований выпускников Висконсина Квон и Там подали патент на модификации гемцитабина, повышающие его стабильность и контролируемое высвобождение. Квон также стал соучредителем компании Co-D Therapeutics, которая разрабатывает лекарства на основе наноносителей.
Исследование стало результатом сотрудничества нескольких лабораторий Школы фармации.