Наноносители могут нести новую надежду для терапии рака мозга
Глиобластома мультиформe (GBM), рак мозга, также известный как «опухоли-осьминоги» из-за того, как раковые клетки простирают свои щупальца в окружающие ткани, практически неоперабельна, устойчива к терапиям и всегда смертельна, обычно в течение 15 месяцев после начала. Каждый год GBM убивает около 15 000 человек в США. Одним из главных препятствий для лечения является гемато-энцефалический барьер, сеть кровеносных сосудов, которая пропускает в мозг необходимые питательные вещества, но блокирует прохождение других веществ. Отчаянно необходим способ эффективной доставки терапевтических препаратов через этот барьер.
Тинг Сюй, специалист по полимерам из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, разработала новое семейство наноносителей, формирующихся в результате самосборки амфифильных пептидов и полимеров. Названные «3HM» (coiled-coil 3-helix micelles), эти наноносители соответствуют всем требованиям по размеру и стабильности для эффективной доставки лекарств к опухолям GBM.
В недавнем исследовании наноносители 3HM были протестированы на крысах с опухолями GBM. Используя радиоактивную форму меди (медь-64) в комбинации с позитронно-эмиссионной томографией (PET) и магнитно-резонансной томографией (MRI), было показано, что 3HM могут пересекать гемато-энцефалический барьер и накапливаться внутри опухолей GBM с концентрацией почти в два раза выше, чем у одобренных FDA наноносителей.
«Наши наноносители 3HM демонстрируют очень хорошие свойства для лечения рака мозга с точки зрения длительной циркуляции, глубокого проникновения в опухоль и низкого накопления в нецелевых органах, таких как печень и селезенка», — говорит Сюй. «Тот факт, что 3HM способны пересекать гемато-энцефалический барьер у крыс с GBM и избирательно накапливаться в опухолевой ткани, открывает возможность лечения GBM с помощью внутривенного введения препаратов, а не инвазивных мер».
Обычно терапевтические препараты для GBM доставляются через гемато-энцефалический барьер в специальных липосомах размером около 110 нанометров. Наноносители 3HM, разработанные группой Сюй, имеют размер всего около 20 нанометров. Их меньший размер и уникальная иерархическая структура обеспечили 3HM гораздо больший доступ к опухолям GBM у крыс по сравнению со 110-нанометровыми липосомами.
«3HM — продукт фундаментальных исследований на стыке материаловедения и биологии», — отмечает Сюй. «Мы заметили необычное поведение этих мицелл, особенно их необычную кинетическую стабильность в диапазоне 20 нанометров. Мы изучили критические потребности в наноносителях с такими атрибутами и определили лечение рака GBM как потенциальное применение».
Использование меди-64 для мечения 3HM и липосом позволило провести системные PET и MRI исследования. Результаты не только подтвердили эффективность 3HM как средств доставки, но и показали, что визуализация распределения наночастиц может быть использована для улучшения будущего дизайна наночастиц для лечения GBM.