Замаскированные наночастицы выходят на борьбу с раком
Специалисты недавно созданной компании BIND Biosciences, базирующейся в Кембридже (штат Массачусетс), разработали новый технологический процесс, позволяющий получать наночастицы, наполненные противоопухолевыми препаратами и покрытые белками, обеспечивающими их прицельную доставку в зону опухоли. Они надеются, что использование новых наночастиц позволит снизить выраженность неблагоприятных побочных эффектов химиопрепаратов и одновременно повысить их эффективность.
Специалисты BIND Biosciences продемонстрировали, что использование новой основанной на наночастицах системы прицельной доставки препаратов позволяет более эффективно, чем традиционные методы лечения, бороться с опухолями предстательной железы, молочной железы и легких у грызунов. Созданные ими наночастицы остаются в кровотоке более суток, что повышает вероятность их попадания в зону опухоли. В настоящее время компания готовится к началу клинических исследований, запланированному на следующий год, и работает над усовершенствованием технологического процесса массового производства наночастиц-носителей.
На рисунке – наполненные химиопрепаратом наночастицы (окрашены в розовый цвет), аккумулированные в клетках рака предстательной железы (клетки окрашены зеленым, их ядра – голубым). Частицы разработаны для прицельного воздействия на клетки рака предстательной железы.
Выбранный специалистами компании подход основан на использовании самособирающихся полимеров, разработанных лабораторией Роберта Ланджера (Robert Langer), профессора химической технологии в Массачусетском технологическом институте. В 2006 году Ланджер совместно с Омидом Фарохзадом (Omid Farokhzad), исследователем и практикующим врачом в медицинской школе Гарвардского университета, основали BIND Biosciences.
Действие нескольких существующих и находящихся на стадии разработки препаратов основано на использовании липидных наночастиц, либо других подходов, продлевающих время нахождения препарата в кровотоке. Это обеспечивает попадание большего количества препаратов в ткани-мишени. Однако ни один из существующих подходов не позволяет доставлять препарат в клетки-мишени, одновременно увеличивая период его циркуляции.
Ядро разрабатываемых BIND Biosciences наночастиц состоит из биоразрушаемых полимеров: полимолочной кислоты (polylactic acid, PLA) и кополимолочной/гликолевой кислоты (copolylactic acid/glycolic acid, PLGA), удерживающих молекулы химиопрепарата внутри молекулярной «сети», обеспечивающей его медленное высвобождение. Внешний слой наночастиц выполнен из полиэтиленгликоля, свойства молекул которого позволяют им во время циркуляции в кровотоке избегать взаимодействий с различными белками и иммунными клетками. На это маскирующее покрытие нанесены молекулы специально сконструированных направляющих белков, избирательно связывающиеся с клетками-мишенями и обеспечивающие доставку «груза» наночастиц по назначению.
При смешивании всех трех компонентов в точно отрегулированных химических условиях происходит спонтанная самосборка наночастиц. По словам Фарохзада, такой легкий, не требующих многочисленных этапов сложного химического синтеза, процесс позволяет производить буквально килограммы наночастиц, чего ранее еще никому не удавалось. Технология изготовления большинства других прицельно действующих наночастиц начинается с синтеза ядра, которое впоследствии покрывают «направляющими» молекулами. Этот процесс достаточно сложен и трудновоспроизводим.
Подражая производителям лекарственных препаратов, выбирающим в ходе скрининга тысяч молекул-кандидатов соединения, обладающие оптимальными свойствами, сотрудники BIND Biosciences синтезируют сотни вариантов наночастиц для каждого препарата, после чего проводят скрининг, целью которого является выявление наночастиц, максимально долго задерживающихся в кровотоке и наиболее успешно достигающих ткани-мишени. Небольшие изменения концентраций каждого из трех компонентов позволяют менять размер, поверхностный заряд наночастиц и концентрацию направляющих молекул на их поверхности.
Такой подход позволяет подобрать оптимальное соотношение характеристик наночастиц. Традиционно исследователи стараются нагрузить наночастицы максимально большим количеством направляющих белковых лигандов, однако Ланджер и Фарохзад установили, что в действительности небольшое количество этих молекул лучше выполняет свою задачу, так как их избыток ускоряет выведение наночастиц из кровотока.
На сегодняшний день исследователи уже протестировали свою технологию на 15 противоопухолевых средствах и препаратах для лечения сердечно-сосудистых и воспалительных заболеваний, однако особое внимание они уделяют работе с химиопрепаратами. Тестирование нагруженных химиопрепаратами наночастиц на мышах, которым были привиты человеческие опухоли, показало, что спустя 12 часов после введения препарата его концентрация в опухолях животных экспериментальной группы, была в 20 раз выше, чем в опухолях мышей группы контроля, которым вводили чистый химиопрепарат. Введение нанотехнологической версии препарата подавляло рост опухолей молочной железы, предстательной железы и легкого значительно эффективнее, чем введение самого препарата, или нагруженных им наночастиц, не имеющих на своей поверхности направляющих белковых молекул.
Из результатов, представленных авторами на конференции, проведенной в октябре Национальным институтом рака США, специалистов больше всего поразило обеспечиваемое новыми наночастицами увеличение времени циркуляции препарата в кровотоке с обычных 3-6 часов до 24-72 часов.
Компания еще не объявила ни препарат, ни тип рака, лечение которого будет задачей запланированных на следующий год клинических исследований. Известно только, что она работает над повышением производительности технологического процесса, а также ведет переговоры с фармацевтическими компаниями (названия которых также держатся в тайне) с целью подбора препаратов, в том числе отложенных до лучших времен из-за опасных побочных эффектов или других проблем, которые можно решить с помощью вышеописанной технологии.
Евгения Рябцева, Александр Чубенко
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Technology Review: Stealthy Nanoparticles Attack Cancer Cells.
10.11.2009