Развитие нанотехнологий на сегодняшний день уже дает возможность медицине быть уверенной в завтрашнем дне при лечении сложнейших онкологических заболеваний. Как известно, самый надежный метод лечения рака – удаление абсолютно всех частиц опухоли с помощью хирургии. Но к глубокому сожалению, по отношению к большинству форм рака это и наиболее трудный подход. Виной тому две причины: сегодня почти невозможно удалить все раковые клетки в организме и часто очень трудно определить, где заканчивается опухоль и начинается здоровая ткань. Решением обеих этих проблем могут оказаться наночастицы двойного назначения, проникающие в раковые клетки и делающиеся их видимыми либо для метода флуоресцентной визуализации, либо для магнитно-резонансной томографии (МРТ).
Группа ученых, руководимая Роджером Цинем (Roger Tsien), доктором философии, членом Центра нанотехнологий для лечения, понимания и мониторинга рака (Center of Nanotechnology for Treatment, Understanding, and Monitoring of Cancer), финансируемого Национальным институтом рака (National Cancer Institute) Университета Калифорнии – Сан-Диего (University of California, San Diego), разработала наночастицы двойного назначения, которые проникают только в клетки, покрытые двумя белками, используемыми опухолевыми клетками для вторжения в здоровые ткани. Когда наночастицы накапливаются в опухолевых клетках, они становятся отчетливо видны или с помощью МРТ, или с помощью стандартной флуоресцентной микроскопии. Исследователи считают, что они могут обнаружить опухоли диаметром в 200 микрон, а затем удалить даже микроскопические следы малигнизированной ткани, отслеживая флуоресцентный сигнал, излучаемый наночастицами.
Доктор Цинь и его коллеги сообщают о своей работе сразу в двух статьях в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые создали свои датчики, используя сферическую полимерную наночастицу, известную как дендример. Дендримеры несут на своей поверхности многочисленные химические линкеры, что позволило Циню и его группе прикрепить к каждой наночастице три различных вида веществ: активируемый проникающий клеточный пептид (activatable cell penetrating peptide – ACPP), три молекулы яркого флуоресцентного красителя, известного как Cy5, и 15–30 молекул хелата гадолиния, мощного контраста для МРТ.
ACPP – короткий положительно заряженный пептид, связанный расщепляемой молекулой с отрицательно заряженным пептидом. Положительно заряженные пептиды хорошо известны своей способностью проникать в клетки, но в неактивном состоянии присоединенный в ним негативно заряженный пептид блокирует эту их способность. Расщепление линкера удаляет отрицательно заряженный пептид, позволяя оставшемуся положительно заряженному пептиду – и любому, прикрепленному к нему полезному грузу – проникнуть в клетку. В данном случае линкер расщепляется только одним из двух белков – матриксным металлопротеином-2 (matrix metalloprotein-2) или матриксным металлопротеином-9 (matrix metalloprotein-9), в большом количестве присутствующими на поверхности опухолевых клеток. Как результат такой специфичности, связанные с ACPP наночастицы пронивают только в опухолевые клетки. Наночастицы, связанные с подобным, но не расщепляемым пептидом, не проникают в раковые клетки и быстро выводятся из организма.
При введении животным с перевитыми человеческими опухолями наночастицы накапливаются в опухолях в течение 48 часов и хорошо видны на МРТ. Во время проведения эксперимента ученые замечали яркие края, окружающие даже маленькие опухоли. При ближайшем рассмотрении с помощью флуоресцентной микроскопии они смогли четко определить неровные края опухолей.
Используя яркие флуоресцирующие края в качестве ориентира, ученые смогли достичь более полного удаления опухоли, чем это возможно без сопровождения наночастицами. Мыши, получившие наночастицы раньше, чем было проведено хирургическое вмешательство, имели лучшую выживаемость, чем животные, у которых опухоли были удалены с помощью традиционной точечной подсветки. Полное хирургическое удаление всех опухолей исследователи подтвердили с помощью МРТ.
Источник: Нанотехнологии России
