Инженеры разработали наночастицы, преодолевающие гематоэнцефалический барьер

Глиобластома — агрессивный тип рака мозга с высокой летальностью — плохо поддается лечению, поскольку большинство химиотерапевтических препаратов не могут проникнуть через окружающие мозг кровеносные сосуды (гематоэнцефалический барьер).

Исследователи MIT разрабатывают наночастицы для доставки лекарств, которые проникают в мозг эффективнее, чем препараты сами по себе. Используя созданную ими модель человеческой ткани, точно воспроизводящую гематоэнцефалический барьер, они показали, что частицы могут достигать опухолей и уничтожать клетки глиобластомы.

Многие перспективные методы лечения провалились в клинических испытаниях после успеха на животных моделях. Это указывает на необходимость более совершенного моделирования.

Моделирование гематоэнцефалического барьера

Лаборатория Роджера Камма разработала микрофлюидную модель мозга и его кровеносных сосудов. Чтобы воспроизвести эту структуру, исследователи вырастили клетки глиобластомы пациента в микрофлюидном устройстве, а затем использовали человеческие эндотелиальные клетки для создания кровеносных сосудов вокруг сферы опухолевых клеток. Модель также включает перициты и астроциты — типы клеток, участвующие в транспорте молекул через барьер.

Нацеленные наночастицы

Лаборатория Полины Хаммонд создала наночастицы с помощью техники послойной сборки. Частицы для этого исследования были покрыты пептидом AP2, который, как показали предыдущие работы, помогает наночастицам преодолевать барьер.

При доставке этих наночастиц в тканевые модели глиобластомы и здоровой мозговой ткани частицы с пептидом AP2 гораздо лучше проникали в сосуды, окружающие опухоли. Транспорт происходил за счет связывания с рецептором LRP1, которого больше рядом с опухолями, чем в нормальных сосудах мозга.

Заполнив частицы цисплатином (распространенным химиотерапевтическим препаратом), исследователи обнаружили, что частицы с пептидом эффективно убивали опухолевые клетки в тканевой модели. Частицы без пептида, напротив, повреждали здоровые кровеносные сосуды.

Повышение эффективности

Эксперименты на мышах подтвердили, что способность частиц пересекать барьер очень похожа на наблюдения в человеческой тканевой модели. Наночастицы с цисплатином замедляли рост опухоли у мышей, хотя эффект был слабее, чем в модели, возможно, из-за более поздней стадии опухолей.

Исследователи надеются протестировать другие препараты и типы наночастиц, чтобы найти наиболее эффективные комбинации, а также использовать свой подход для моделирования других типов опухолей мозга.

Метод создания мозговой тканевой модели был описан в Nature Protocols, чтобы другие лаборатории также могли его использовать.