Большинство наночастиц попадают в опухоли через клетки, а не между ними

Исследователи из Университета Торонто обнаружили, что активный, а не пассивный процесс определяет, какие наночастицы проникают в солидные опухоли. Это открытие опровергает прежние представления в области наномедицины рака и указывает путь к более эффективным нанотерапиям.

Согласно преобладающей теории в раковой наномедицине, наночастицы в основном пассивно диффундируют в опухоли через крошечные промежутки между клетками эндотелия, который выстилает внутреннюю стенку кровеносных сосудов, питающих опухоль.

Ранее исследователи показали, что обычно менее одного процента наночастиц достигают опухоли-мишени. В текущем исследовании команда обнаружила, что среди наночастиц, которые всё же проникают в опухоли, более 95% проходят через эндотелиальные клетки, а не через промежутки между ними.

«Наша работа ставит под сомнение давно устоявшуюся догму в этой области и предлагает совершенно новую теорию», — говорит Абдулла Сайед, соавтор исследования.

Исследование опубликовано в Nature Materials.

«Мы наблюдали, как многие наночастицы в различных условиях проникают в эндотелиальные клетки из кровеносных сосудов и выходят в опухоль. Эндотелиальные клетки, по-видимому, являются решающими привратниками в процессе транспорта наночастиц».

Сайед сравнивает наночастицы с людьми, пытающимися попасть в популярный ресторан в час пик. «В некоторых ресторанах не требуется бронирование, в то время как в других есть вышибалы, которые проверяют, есть ли у посетителей резервация. Вышибалы встречаются гораздо чаще, чем думали исследователи, и большинство заведений принимают только посетителей с бронированием».

Исследователи установили, что пассивная диффузия не является механизмом проникновения, с помощью нескольких линий доказательств. Они сделали более 400 снимков образцов тканей животных моделей и увидели мало эндотелиальных промежутков по сравнению с наночастицами. Они наблюдали ту же тенденцию с помощью 3D-флуоресцентной визуализации и визуализации в живом организме.

Аналогичным образом они обнаружили мало промежутков между эндотелиальными клетками в образцах от пациентов с раком.

Затем группа создала животную модель, которая полностью остановила транспорт наночастиц через эндотелиальные клетки. Это позволило им изолировать вклад пассивного транспорта через промежутки между эндотелиальными клетками, который оказался ничтожным.

Исследователи предполагают несколько активных механизмов, с помощью которых эндотелиальные клетки могут транспортировать наночастицы в опухоли, включая механизмы связывания, внутриэндотелиальные каналы и ещё не открытые процессы, которые они сейчас изучают.

Тем временем результаты имеют большое значение для наночастичных терапевтических средств.

«Эти открытия изменят наш подход к доставке лекарств в опухоли с помощью наночастиц. Более глубокое понимание феномена транспорта наночастиц поможет исследователям разрабатывать более эффективные методы лечения», — говорит Шрей Синдхвани, также соавтор статьи.