Путешествие к центру клетки: наностержни и «черви» пробираются лучше всего
Новое австралийское исследование показывает, что для доставки лекарств наночастицы в форме стержней и «червей» лучше всего подходят для сложного путешествия к центру клетки.
Исследование, опубликованное в Nature Nanotechnology, дало ответ на давний вопрос, который может привести к созданию более эффективных систем доставки лекарств: как форма наночастицы влияет на путешествие через клетку.
«Впервые мы смогли показать, что наночастицы в форме стержней и "червей" были эффективнее сферических наночастиц в преодолении внутриклеточных барьеров, что позволило им проникнуть прямо в ядро клетки», — говорит ведущий автор, доктор Элизабет Хинд из UNSW.
В исследовании, объединившем химиков, инженеров и медиков из UNSW, применили новый метод микроскопии для изучения доставки лекарств. Это позволило с высоким пространственным и временным разрешением отслеживать движение наночастиц разной формы через одну культивируемую раковую клетку. Метод помог точно определить, где высвобождается лекарство и как оно распространяется по клетке.
Учёные обнаружили, что противораковый препарат доксорубицин наиболее эффективен, когда может преодолеть прочный, но пористый клеточный барьер, защищающий ядро — центр управления клеткой. Ключевым открытием стало то, что форма наночастицы влияет на способность лекарства преодолеть этот барьер.
Форма имеет значение: стержень, «червь» или сфера?
Полимерные наночастицы будут играть ключевую роль в медицине будущего, доставляя лекарства для точечной атаки раковых клеток.
Инженеры UNSW создали четыре типа наночастиц: в форме стержня, «червя» и две сферические формы. Частицы пометили флуоресцентными метками и инкубировали в раковых клетках. Комбинируя новый подход флуоресцентной микроскопии со статистическим анализом, команда получила чёткую картину того, как каждая частица проходит через клетку.
Сферические частицы блокировались ядерной оболочкой, в то время как частицы в форме стержня и «червя» могли проходить через неё. Это открывает путь для разработки частиц, способных избирательно поражать раковые клетки, не затрагивая здоровые.
«Раковые клетки имеют внутреннюю архитектуру, отличную от здоровых. Если мы сможем точно настроить размеры этих стержнеобразных наночастиц так, чтобы они проходили через клеточные барьеры только в раковых клетках, мы сможем уменьшить некоторые побочные эффекты химиотерапии», — объясняет доктор Хинд.
Возможности для других научных групп
«Влияние на область исследований огромно, — говорит профессор Джастин Гудинг из UNSW. — Это даёт нам возможность заглянуть внутрь клетки, увидеть, что делают частицы, и спроектировать их так, чтобы они делали именно то, что нам нужно».
Исследователи скоро начнут сотрудничество для создания виртуальной реальности, визуализирующей научные данные и изображения микроскопии. Это позволит исследователям визуализировать и совершать VR-туры по телу, что может ускорить процесс разработки лекарств.