Исследование, проведенное учеными из Университета Райса и Медицинского факультета Файнберга Северо-Западного университета, опубликовано на этой неделе в онлайн-выпуске Слушаний Национальной академии наук. Он использовал золотые нанооболочки для доставки токсичных доз двух препаратов — лапатиниба и доцетаксела — внутрь клеток рака груди.
Исследователи показали, что они могут использовать лазер, чтобы дистанционно запускать частицы для высвобождения лекарств после того, как они попадают в клетки.Хотя тесты проводились с клеточными культурами в лаборатории, исследование было разработано, чтобы продемонстрировать клиническую применимость: наночастицы нетоксичны, лекарства широко используются, а маломощный инфракрасный лазер может неинвазивно просвечивать ткани и достигать опухолей на несколько дюймов ниже. кожа.«В будущих исследованиях мы планируем использовать стратегию« троянского коня », чтобы получить содержащие лекарственные препараты нанооболочки внутри опухолей», — сказала Наоми Халас, инженер, химик и физик из Университета Райса, которая изобрела золотые нанооболочки и потратила более 15 лет на исследования. их противораковый потенциал. «Макрофаги, тип лейкоцитов, способных проникать в опухоли, переносят комплексы лекарство-частица в опухоли, и как только они появляются, мы используем лазер для высвобождения лекарств».Соавтор Сьюзан Клэр, доцент хирургии Медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета, сказала, что исследование PNAS было разработано, чтобы продемонстрировать осуществимость подхода троянского коня.
Помимо демонстрации того, что лекарства могут высвобождаться внутри раковых клеток, исследование также показало, что в макрофагах лекарства не отделяются до срабатывания.«Получить химиотерапевтические препараты для проникновения в опухоль очень сложно», — сказала Клэр, также хирург рака груди Northwestern Medicine. «Лекарства, как правило, выталкиваются из опухоли, а не втягиваются внутрь. Чтобы получить эффективную дозу в опухоли, пациентам часто приходится принимать такое количество лекарства, что тошнота и другие побочные эффекты становятся серьезными.
Мы надеемся, что комбинация макрофагов а инициированное высвобождение лекарств повысит эффективную дозу лекарств в опухолях, так что пациенты могут принимать меньше, а не больше ».По словам Клэр, если этот подход сработает, он может привести к меньшему количеству побочных эффектов и потенциально может быть использован для лечения многих видов рака. Например, один из препаратов в исследовании, лапатиниб, является частью широкого класса химиотерапевтических препаратов, называемых ингибиторами тирозинкиназы, которые нацелены на определенные белки, связанные с различными типами рака. Другие препараты этого класса, одобренные Федеральным управлением по лекарственным средствам, включают иматиниб (лейкоз), гефитиниб (груди, легкие), эрлотиниб (легкие, поджелудочная железа), сунитиниб (желудок, почки) и сорафениб (печень, щитовидная железа и почки).
«Все ингибиторы тирозинкиназы, как известно, нерастворимы в воде», — сказала Аманда Гудман, выпускница Rice и ведущий автор исследования PNAS. «Как класс лекарств, они имеют низкую биодоступность, что означает, что относительно небольшая часть лекарства в каждой таблетке на самом деле убивает раковые клетки. Если наш метод работает для лапатиниба и рака груди, он может также работать и для других лекарств в этой группе. класс."Халас изобрел нанооболочки в компании Rice в 1990-х годах.
Они примерно в 20 раз меньше красных кровяных телец и состоят из стеклянной сферы, покрытой тонким слоем золота. Нанооболочки можно настроить для захвата энергии световых волн определенной длины, в том числе ближнего инфракрасного (ближнего ИК) диапазона — невидимой длины волны, которая проходит через большинство тканей тела.
Компания Nanospectra Biosciences, лицензиат этой технологии, за последнее десятилетие провела несколько клинических испытаний с использованием нанооболочек в качестве фототермических агентов, разрушающих опухоли с помощью инфракрасного света.Сотрудничество Клэр и Халас в области доставки лекарств на основе нанооболочек началось более 10 лет назад. В более ранней работе они показали, что лазер непрерывного действия в ближнем ИК-диапазоне — тот же тип, который выделяет тепло при фототермических применениях нанооболочек — можно использовать для запуска высвобождения лекарств из нанооболочек.
В последнем исследовании Гудман сравнил использование непрерывного лазерного запуска и запуска с маломощным импульсным лазером. Используя каждый тип лазера, она продемонстрировала дистанционно запускаемое высвобождение лекарств из двух типов конъюгатов нанооболочка-лекарство. В одном типе использовался линкер ДНК и лекарственное средство доцетаксел, а в другом использовалось покрытие из белкового альбумина крови для улавливания и удержания лапатиниба.
В каждом случае Гудман обнаружила, что может вызвать высвобождение лекарства после того, как нанооболочки попали внутрь раковых клеток. В любом случае она также не обнаружила измеримого преждевременного высвобождения лекарств в макрофагах.
Халас и Клэр заявили, что надеются в ближайшее время начать испытания технологии на животных и получить установленную модель мыши, которую можно будет использовать для испытаний.«Я особенно взволнована возможностями лапатиниба, — сказала Клэр. "Когда я впервые услышал о работе Наоми, я подумал, может ли это быть ответом на доставку лекарств в бескислородную (обедненную кислородом) внутреннюю часть опухолей, где скрываются некоторые из наиболее агрессивных раковых клеток. Как клиницисты, мы всегда ищем чтобы найти способы предотвратить рецидив рака через несколько месяцев или лет, и я надеюсь, что это поможет ».