Сюрикенами по опухоли
Нанотехнология открыла исследователям новые захватывающие перспективы в разработке методов противоопухолевой терапии направленного действия, однако на практике задача оказалась достаточно сложной. Ученые Северо-западного университета, работающие под руководством профессора Тери Одом (Teri W. Odom), создали первые наночастицы, доставляющие препарат непосредственно в ядро опухолевой клетки, что может очень сильно повысить эффективность лечения. Более того, они впервые смогли визуализировать процесс взаимодействия наночастиц с ядром раковой клетки в наномасштабе.
Изготавливаемые из золота наночастицы имеют форму звездочек диаметром примерно 25 нанометров, каждая из которых имеет 5-10 лучей. Большая площадь поверхности таких «нанозвезд» позволяет прикрепить к ним много молекул препарата.
Исследователи нагружали каждую нанозвезду примерно тысячей одноцепочечных ДНК-аптамеров AS1411, выполняющих две функции: избирательное взаимодействие с нуклеолином – белком, гиперэкспрессия которого характерна для раковых клеток, и разрушение клеточного ядра. Нуклеолин, выявляемый как на поверхности, так и в цитоплазме опухолевых клеток, транспортировал наночастицы непосредственно к ядру опухолевой клетки.
После этого исследователи воздействовали на клетки сверхбыстрыми световыми импульсами, которые разрушали связи между аптамерами и поверхностью наночастиц. Форма «нанозвезд» не только позволяет прикрепить к их поверхности большое количество молекул препарата, она также обеспечивает концентрирование световой энергии на кончиках лучей, что облегчает процесс высвобождения препарата, что, как правило, является сложной задачей при работе с обычными наночастицами.
С помощью электронного микроскопа исследователи наблюдали, как под действием аптамеров AS1411 ядро опухолевой клетки из аккуратного гладкого эллипсоида превращается в образование неправильной формы с глубокими вдавлениями поверхности. Они также продемонстрировали, что такое изменение формы ядер приводит к гибели клеток и снижению жизнеспособности клеточной популяции.
После получения положительных первичных результатов ученые протестировали действие наночастиц на 12 других линиях клеток разных типов рака человека. Во всех случаях клетки реагировали практически одинаково, что указывает на универсальность предлагаемого подхода.
По словам Одома, разработанную технологию еще предстоит оптимизировать и, скорее всего, она будет наиболее эффективна при лечении опухолей, находящихся близко к поверхности кожи, таких как рак кожи и некоторые типы рака молочной железы. Возможно, нанозвезды также пригодятся удаляющим злокачественные новообразования хирургам для уничтожения единичных раковых клеток, проникших в здоровые окружающие опухоль ткани.
Статья Dam et al. Direct Observation of Nanoparticle-Cancer Cell Nucleus Interactions опубликована в журнале ACS Nano.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Northwestern University:
Tiny Hitchhikers Attack Cancer Cells. Gold nanostars first to deliver drug directly to cancer cell nucleus.
12.04.2012