Новый механизм адресной доставки лекарств помог уменьшить метастазы в легких
Одна из главных проблем химиотерапии рака в том, что препарат токсичен не только для опухолевых, но и для здоровых клеток. При системном применении и без того ослабленный организм может просто не выдержать нагрузки. Избежать этого позволяет адресная доставка лекарства, например, в составе наночастиц, которые высвобождают его, уже дойдя по кровотоку до точки назначения.
Однако и такой способ имеет свои недостатки. Например, в настоящее время считается, что основной путь накопления наночастиц в опухоли — попадание их через просветы в «рыхлых» кровеносных сосудах. Тем не менее, этот путь доставки работает не для всех типов рака, а также не применим для маленьких опухолей и метастаз, у которых процесс образования сосудов еще не начался. Более того, из-за размера наночастицам оказывается сложно проникнуть глубоко внутрь опухолевой ткани, и лекарство продолжает влиять на здоровое окружение.
В новой работе исследователи из Института биоорганической химии РАН с коллегами из Сеченовского университета, МИФИ и Института цитологии РАН предложили принципиально новый подход к доставке лекарств с помощью наночастиц. В своей работе они показали, что если частицы будут быстро доставлены в микрокапилляры опухоли и также быстро, в течение нескольких минут, выпустят все лекарство, то химиотерапевтический агент сможет глубоко пропитать окружающую ткань. Важная особенность метода в том, что необязательно проникновение частиц внутрь опухолевой ткани — необходима лишь доставка контейнеров в ближайшие кровеносные сосуды.
В качестве наноконтейнеров были использованы металлорганические каркасные структуры типа MIL-101 — материал с экстремально высокой пористостью, способный нагружать большое количество лекарства. Эти частицы в условиях крови полностью разрушаются за счет взаимодействия с окружающими фосфат-ионами всего лишь за 15 минут. Поры сжимаются и резко высвобождают лекарство. Еще одной отличительной особенностью этих наночастиц является их быстрое накопление в капиллярах легких, буквально за первые минуты после введения.
Теоретическое моделирование показало, что наночастицы смогут доставить более высокие концентрации лекарства в легкие, чем наноконтейнеры, которые будут высвобождать его медленно. Эксперименты на мышах показали, что около 60% частиц, нагруженных флуоресцентным красителем, оказывались в легких через три минуты после введения, и затем в течение десяти минут разрушались. Высвободившаяся краска окрашивала окружающую ткань легких, причем экспериментальные данные концентраций препарата хорошо соотносились с теоретической моделью.
Затем исследователи протестировали метод доставки для терапии метастаз агрессивной меланомы в легких. Одна из моделей имитировала случай ранних метастаз, когда клетки только начинают свое развитие, а вторая — позднюю стадию заболевания. Наночастицы, загруженные доксорубицином (классическим химиотерапевтическим средством), были существенно более эффективны в лечении рака, чем свободное лекарство. Так, новый метод лечения приводил к 11-кратному уменьшению количества опухолевых узлов, а также к уменьшению среднего размера оставшихся метастаз. Эти два фактора способствовали значительному увеличению продолжительности жизни мышей.
В дальнейшем ученые надеются применить разработанный подход для терапии первичных опухолевых узлов, а также опробовать другие материалы, с иным временем саморазрушения.
