Новые частицы доставили в опухоль сразу два средства против рака

Российские учёные смогли получить частицы, которые несут в опухоль сразу два средства против рака: радиоактивный радий-223 и химиопрепарат доксорубицин. У мышей с индуцированной опухолью молочной железы такие частицы смогли снизить её рост на 61−72%, а каждое средство по отдельности дало лишь 37−50%, сообщили в пресс-службе Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.

Исследование провели сотрудники вуза с коллегами из НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ. Метод радиомечения радия-223 получил патент Федеральной службы по интеллектуальной собственности.

Рак молочной железы считается одной из главных причин смерти от онкологических заболеваний в мире. Многие опухоли характеризуются неоднородным строением, при котором только часть клеток злокачественного образования восприимчива к химиотерапии. Современные способы лечения нередко сочетают несколько методов воздействия на раковые клетки, включающие одновременно химиотерапию и радиационное облучение. Такие способы позволяют значительно усиливать эффект ингибирования опухолевого роста.

Перед учёными стоит задача комбинирования лекарств и их транспортировки в опухоль. Изотопы радия хорошо показали себя против метастазов рака простаты в костях. Радий взаимодействует с кальцием, что приводит к накоплению в костной ткани, однако вопрос его доставки в опухоли мягких тканей требует эффективного решения.

Исследователи из СПбПУ разработали металл-органические каркасы для доставки одновременно терапевтического изотопа (радия-223) и противоопухолевого препарата (доксорубицина) в опухоль. Атомы циркония соединили с помощью органических молекул — так сформировали жёсткую решётку, по форме напоминающую губку или пчелиные соты.

«Радиомечение металл-органических каркасов изотопами радия-223 оказалось сложнее, так как сам изотоп радия трудно присоединить к поверхности наночастиц без вспомогательных молекул, а его ионы плохо закрепляются на азотных группах молекул. На перемычках каркаса расположены именно азотные группы, поэтому простое смешивание неэффективно. По этой причине мы сцепили радий и каркас не напрямую, а спрятали в другом веществе. Для этого добавили в смесь хлорид бария и сульфат натрия, при их химической реакции выпадает осадок сульфата бария, в который включается радий, а сам осадок удерживается на каркасе. Вся процедура проведения этой реакции занимает всего час при комнатной температуре», — рассказала младший научный сотрудник лаборатории нано- и микрокапсулирования биологически активных веществ СПбПУ Дарья Ахметова.

Эффективность полученной гибридной системы изучили на лабораторных мышах с индуцированной опухолью молочной железы. По словам исследователей, у животных, получающих терапию, объём опухоли к девятому дню был в 3,5 раза меньше, чем у не получающей лечения контрольной группы.

«Мы изучили эффективность воздействия терапевтического изотопа радия-223 и доксорубицина по отдельности и в комбинации. Результаты экспериментов показали, что разработанный нами каркас, несущий сразу два компонента (радий-223 и доксорубицин), снижает рост опухоли на 61−72%, тогда как каждый из действующих компонентов по отдельности уменьшал развитие злокачественного образования лишь на 37−50%. Также мы зафиксировали, что каркас почти полностью распределяется в опухоли и не вредит здоровым органам», — отметил заведующий лабораторией нано- и микрокапсулирования биологически активных веществ СПбПУ Александр Тимин.

Эксперименты показали, что пустые каркасы почти не вредят клеткам: даже при самой высокой дозе в пробирке живыми оставались больше 90% клеток, а из эритроцитов, красных клеток крови, разрушалось меньше 3%. Мыши во время опыта не теряли вес, гистологи не нашли повреждений в лёгких, сердце, печени, селезёнке и почках, а показатели крови остались в норме.

В вузе планируют расширить спектр используемых носителей и изотопов. Для разрабатываемых лекарственных форм запланировали проведение доклинических испытаний, включая оценку острой токсичности, иммунотоксичности и нефротоксичности.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда и Минобрнауки России. Результаты опубликованы в научном журнале ACS Applied Bio Materials.