Новая наночастица для обнаружения рака и адресной доставки лекарств
ВЫПУСК 76
Новая наночастица для обнаружения рака и адресной доставки
лекарств
Ученые Университета Флориды (UniversityofFlorida)разработали новую наночастицу, которая может
улучшить обнаружение рака и адресную доставку лекарств. Частица, называемая мицеллой,
состоящая из кластера молекул-аптамеров, легко распознает опухоли и прочно
связывается с ними. Она также обладает свойством проникать внутрь клеток, что
важно для биомедицинских исследований,и доставлять в них лекарства.
«Это очень важно, так как мы можем
присоединить лекарство к аптамеру и добиться егопроникновения в клетку», - говорит Янронг Ву (YanrongWu), научный сотрудник
Университета Флориды и автор статьи, описывающей разработку, вProceedingsoftheNationalAcademyofSciences.
Так как
доставка лекарственного препарата к больным клеткам становится более адресной,
мицеллы уменьшают вред здоровым клеткам даже при больших дозах химиотерапии. Существующие
в настоящее время методы часто разрушают нормальные клетки в процессе
воздействия на опухолевые.
В
биологических экспериментах молекулы-зонды проявляли свойства, позволяющие им
обнаруживать другие молекулы или организмы, представляющие интерес для ученых,
например, вирусы. По сравнению с существующими зондами, такими как антитела,
аптамеры имеют преимущества с точки зрения простоты производства и
идентификации, меньшего времени отклика и гораздо меньшей молекулярной массы.
Аптамеры,
строительные блоки мицелл, представляют собой короткие одноцепочечные ДНК,
которые могут распознавать другие молекулы определенной химической конформации.
В предыдущих опытах по доставке лекарств выяснилось, что к самим аптамерам
можно присоединить лишьограниченное
количество веществ, и они не всегда эффективно определяют опухолевые клетки.
Поэтому ученые Университета Флориды решили «улучшить» молекулу и повысить ее
пользу для биомедицинских исследований, учитывая условия жидких сред организма.
Они
успешно превратили молекулы аптамеров в комбинацию для распознания и доставки в
клетки нерастворимых в воде химических соединений,в том числе илекарственных препаратов, путем инкапсуляции их внутри водорастворимых
структур.
Для
этого команда, возглавляемая Вейхонгом Таном
(WeihongTan), профессором химии в Колледже свободных искусств
и наук (CollegeofLiberalArtsandSciences) и профессором физиологии и
функциональной геномики в Медицинском колледже Университета Флориды (UFCollegeofMedicine), присоединила к аптамеру
гидрофобный хвост.Новые молекулы
кластеризуются, образуя мицеллу, в которой гидрофобные хвосты расположены
внутри, а гидрофильные части структуры- снаружи. Таким образом, мицелла может содержать нерастворимые в воде
вещества в центре своей структуры, защищая их,и помочь их доставке в клетки.
«Это своего рода технология «стелс», когда
клетки видят только гидрофильную часть, а лекарственный препарат находится
внутри гидрофобной», - говорит Ник
Турро (NickTurro),
Швейтцеровский профессор химии в Колумбийском университете (ColumbiaUniversity), не принимавший участия в
разработке. «Это открывает перед нами
целый ряд ранее недоступных возможностей».
В
экспериментах, имитирующих физиологические условия, мицеллы оказались более
чувствительными, чем простые молекулярные зонды. Мицеллы более прочно
связываются с клетками-мишенями. Это ведет к более простому и более раннему
обнаружению биомаркеров таких заболеваний, как рак.
«Если мы говорим о диагностике, то аптамеры,
собранныев мицеллы,дают гораздо более мощный сигнал, чем
отдельные аптомеры, поэтому мы можем обнаруживать очень небольшие количества
нужного нам вещества», - говорит Тан.
Структура
мицелл также может оказаться полезной для более точного определения того,
сколько пораженной ткани осталось после химиотерапии или хирургической
операции.
К
настоящему моментуученые успешно
продемонстрировали возможности мицелл в смоделированных физиологических
условиях. Следующим шагом будет проведение экспериментов на настоящих опухолях.