Теперь химики Массачусетского технологического института разработали новый способ создания таких наночастиц, который значительно упростил включение трех или более разных лекарств. В статье, опубликованной в Журнале Американского химического общества, исследователи показали, что они могут загружать свои частицы тремя препаратами, обычно используемыми для лечения рака яичников.«Мы думаем, что это первый пример наночастицы, которая несет точное соотношение трех лекарств и может высвобождать эти лекарства в ответ на три различных триггерных механизма», — говорит Джеремайя Джонсон, доцент кафедры химии Массачусетского технологического института и старший автор новой книги. бумага.Такие частицы могут быть разработаны для переноса еще большего количества лекарств, что позволит исследователям разработать новые схемы лечения, которые могут лучше убивать раковые клетки, избегая при этом побочных эффектов традиционной химиотерапии.
В статье JACS Джонсон и его коллеги продемонстрировали, что наночастицы тройной угрозы могут убивать раковые клетки яичников более эффективно, чем частицы, содержащие только одно или два лекарства, и они начали тестирование частиц против опухолей у животных.Лунъян Ляо, постдок лаборатории Джонсона, является ведущим автором статьи.
Собираем кусочки вместеНовый подход Джонсона преодолевает внутренние ограничения двух методов, наиболее часто используемых для получения наночастиц, доставляющих лекарство: инкапсуляция небольших молекул лекарства внутри частиц или химическое присоединение их к частице.
При использовании обоих этих методов реакции, необходимые для сборки частиц, становятся все более трудными с каждым новым добавляемым лекарственным средством.Комбинация этих двух подходов — инкапсуляция одного лекарства внутри частицы и прикрепление другого к поверхности — дала определенный успех, но все еще ограничена двумя лекарствами.Джонсон намеревался создать новый тип частиц, который преодолевал бы эти ограничения, позволяя загружать любое количество различных лекарств.
Вместо того, чтобы строить частицу, а затем присоединять молекулы лекарства, он создал строительные блоки, которые уже включают это лекарство. Эти строительные блоки можно объединить в очень специфическую структуру, и исследователи могут точно контролировать, какое количество каждого лекарства входит в состав.Каждый строительный блок состоит из трех компонентов: молекулы лекарства, связующего звена, которое может соединяться с другими блоками, и цепи полиэтиленгликоля (ПЭГ), которая помогает защитить частицу от разрушения в организме. Сотни этих блоков могут быть связаны с использованием подхода, разработанного Джонсоном, который называется «полимеризация с использованием кисти».
«Это новый способ создания частиц с самого начала», — говорит Джонсон. «Если мне нужна частица с пятью лекарствами, я просто беру те пять строительных блоков, которые мне нужны, и собираю их в частицу. В принципе, нет ограничений на то, сколько лекарств вы можете добавить, и на соотношение лекарств, переносимых частицами. просто зависит от того, как они смешиваются вначале ».Различные комбинацииДля этой статьи исследователи создали частицы, содержащие препараты цисплатин, доксорубицин и камптотецин, которые часто используются по отдельности или в комбинации для лечения рака яичников.
Каждая частица несет три лекарства в определенном соотношении, которое соответствует максимальной переносимой дозе каждого лекарства, и каждое лекарство имеет свой собственный механизм высвобождения.
Цисплатин высвобождается, как только частица входит в клетку, поскольку связи, удерживающие его с частицей, разрушаются под воздействием глутатиона, антиоксиданта, присутствующего в клетках. Камптотецин также быстро высвобождается при контакте с клеточными ферментами, называемыми эстеразами.Третий препарат, доксорубицин, был разработан так, что он будет высвобождаться только тогда, когда на частицу попадает ультрафиолетовый свет. После того, как все три препарата высвобождаются, остается только ПЭГ, который легко разлагается микроорганизмами.
Этот подход «представляет собой новый умный прорыв в высвобождении нескольких лекарственных средств благодаря одновременному включению различных лекарств с использованием различных химических составов на одну и ту же… платформу», — говорит Тодд Эмрик, профессор полимерологии и инженерии Массачусетского университета в Амхерсте. не участвовал в исследовании.Работая с исследователями из лаборатории Паулы Хаммонд, профессора технических наук Дэвида Х. Коха и члена Института интегративных исследований рака Массачусетского технологического института им. Коха, команда проверила частицы против клеток рака яичников, выращенных в лаборатории. Частицы, несущие все три лекарства, убивали раковые клетки с большей скоростью, чем те, которые доставляли только одно или два лекарства.
Лаборатория Джонсона сейчас работает над частицами, несущими четыре лекарства, и исследователи также планируют пометить частицы молекулами, которые позволят им попасть в опухолевые клетки, взаимодействуя с белками, обнаруженными на поверхности клеток.Джонсон также предполагает, что возможность надежного производства больших количеств наночастиц, переносящих несколько лекарственных средств, позволит провести крупномасштабные испытания возможных новых методов лечения рака. «Важно иметь возможность быстро и эффективно производить частицы с различным соотношением нескольких лекарств, чтобы вы могли проверить их активность», — говорит он. «Мы не можем создать только одну частицу, нам нужно иметь возможность делать разные соотношения, что наш метод может легко сделать».
