Одна из сложностей в лечении рака заключается в том, что лекарственные препараты часто наносят вред здоровым клеткам, отягощая состояние больного. Но что, если ученые смогли бы ввести наночастицы, излечивающие рак, прямо в опухолевые клетки? Исследователи из Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) и Института исследований рака яичников (Ovarian Cancer Institute) работают над решением именно этой задачи. В интернет-журнале BMC Cancer они подробно описали метод, в котором используются наночастицы гидрогеля – менее 100 нанометров в диаметре – для введения в раковые клетки определенного типа РНК - малых интерферирующих РНК (small interfering RNA - siRNA). Этот тип РНК включает программу клеточной смерти, используемую для уничтожения мутировавших клеток, и помогает традиционной химиотерапии.

Многие виды рака характеризуются избытком рецепторов эпидермального фактора роста - EGER. Когда уровень EGER в клетке повышается, она начинает усиленно делиться. Это блокирует апоптоз, или запрограммированную клеточную смерть.

«Наш метод позволяет подавить увеличение количества EGER с помощью малых интерферирующих РНК. Подавление роста EGER усиливает апоптоз. Если одновременно применить химиотерапию, мы сможем бороться с раком более эффективно», - говорит Джон МакДональд (John McDonald), профессор в Школе биологии Технологического института Джорджии (School of Biology at Georgia Tech) и старший научный сотрудник Института исследований рака яичников.

Малые интерферирующие РНК - хорошее средство для подавления образования EGER, однако продолжительность их жизни в клетке ограничена. Но если поместить их в наночастицу гидрогеля, они успешно попадут в раковую клетку, а гидрогель будет служить для них защитным барьером. Гидрогель одномоментно высвобождает небольшое количество siRNA, гарантируя, что пока часть молекул уже выполняет свою функцию внутри раковой клетки, подкрепление надежно защищено внутри наночастицы до тех пор, пока не настанет время для его работы.

«Это напоминает нам троянского коня», - говорит Андрю Лайон (Andrew Lyon), профессор в Школе химии и биохимии (School of Chemistry and Biochemistry) Технологического института Джорджии. «Мы «украсили» поверхность гидрогелевых наночастиц лигандом, способным обмануть раковые клетки и заставить их «проглотить» наночастицы. Находясь внутри клетки, частицы выделяют siRNA в течение нескольких дней, что позволяет им оказывать терапевтическое воздействие».

Клетки используют матричные РНК (mRNA) для производства белков, поддерживающих их рост. После того как siRNA из наночастицы поступают в клетку, они связываются с mRNA. При этом белки используются для атаки на комплекс siRNA-mRNA. Но это не уничтожает раковую клетку, так как в ней продолжается производство белков. Поэтому без постоянно возобновляемого ресурса siRNA клетка восстанавливается. Медленное выделение siRNA позволяет держать клетку под постоянной атакой, прерывая выработку белков.

«Мы показали, что можно на несколько дней прекратить выработку белков, что дает нам временной клинический интервал, в течение которого можно провести комбинированное лечение», - говорит Лайон.

«Тот факт, что система медленно выделяет siRNA, не давая клетке времени для восстановления, предоставляет нам намного больше шансов для уничтожения раковых клеток с помощью химиотерапии», - добавляет МакДоналд.

В ранее разработанных методах для блокирования синтеза белков использовались антитела. Но довольно часто в гене-мишени возникают мутации. Это приводит к тому, что антитела уже не будут столь же эффективны, как раньше.

Гидрогелевые наночастицы были выбраны исследователями, так как они нетоксичны, относительно медленно выделяют siRNA и могут достаточно долго существовать в организме, чтобы достичь своих целей.

Использование внутренней пористости материала для введения в него необходимых веществ – также удачный выбор ученых, а, учитывая то, что частицы примерно на 98% состоят из воды, исследователи получают в свое распоряжение большой внутренний объем для загрузки нужных им веществ.

В настоящее время исследователи проводят эксперименты in vitro, но в ближайшее время собираются переходить к испытаниям на живых моделях.