Наночастицы помогут уничтожать опухоли под действием света

Российские ученые разработали многокомпонентные наночастицы для адресной доставки фотосенсибилизаторов — веществ, необходимых для уничтожения раковых клеток с помощью света. Основой послужили биосовместимые структуры — магнитные наночастицы, покрытые белком альбумином и снабженные фолиевой кислотой, которая «направляет» частицы к новообразованию. 

Эксперименты показали, что полученный комплекс эффективно накапливается в опухолевых клетках и под воздействием света уничтожает их, практически не повреждая здоровые ткани. Разработка будет полезна при создании высокоточных и безопасных препаратов для лечения рака.

Большинство химиотерапевтических препаратов для лечения опухолей имеют низкую избирательность — они воздействуют не только на больные, но и на здоровые клетки, тем самым вызывая серьезные побочные эффекты. Альтернативой могут служить подходы, при которых вещества, убивающие опухоль, точечно доставляют к месту новообразования. Подобные системы доставки разрабатываются, например, для фотосенсибилизаторов — веществ, которые под действием света определенной длины волны в большом количестве производят активные формы кислорода и радикалы, уничтожающие раковые клетки.

Транспортировать к раковым клеткам фотосенсибилизаторы могут магнитные наночастицы, например на основе оксида железа, локализовать которые в целевой области позволяет внешний магнит. Такие наночастицы покрывают биосовместимым и стабильным белком альбумином, чтобы избежать реакций со стороны иммунной системы. А использование нацеливающего агента позволяет частицам находить мишень в организме. Подобные структуры уже продемонстрировали эффективность в доставке лекарств и диагностике рака. При этом улучшить их «нацеливание» можно, если добавить биологически активные вещества, специфически связывающиеся с раковыми клетками.

Исследователи из Института биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАН (Москва) с коллегами синтезировали наночастицы на основе оксида железа, покрытые белком альбумином и модифицированные фолиевой кислотой. Фолиевую кислоту (фолат) в качестве дополнительного компонента авторы выбрали потому, что раковые клетки в ряде случаев нуждаются в этом веществе для роста и развития. В результате эти клетки на своей поверхности имеют много рецепторов фолиевой кислоты — сайтов для ее связывания, — на которые нацеливаются наночастицы. Эксперименты подтвердили, что наночастицы с фолиевой кислотой в два раза эффективнее образцов без такой модификации накапливаются в клетках рака молочной железы, сообщили в пресс-службе Российского научного фонда.

Затем ученые присоединили к наночастицам фотосенсибилизатор метиленовый синий. Авторы подчеркивают, что он связан с наночастицами не химически, а физически — соединение «запечатано» в белковой оболочке, что значительно упрощает будущее производство предложенных наносистем. Всего за три часа частицы с фолиевой кислотой и фотосенсибилизатором при освещении вызвали гибель 17% раковых клеток, тогда как в темноте их токсичность была минимальной. Это позволит точно управлять гибелью опухолевых клеток и снизить риск вреда здоровым тканям.

«Предложенная наносистема биосовместима, обладает магнитными свойствами и способна избирательно доставлять лекарства в опухолевые клетки с высоким уровнем рецепторов к фолиевой кислоте. Разработку за счет магнитного ядра можно будет использовать для диагностики опухолей, а за счет фотосенсибилизатора — для последующего высокоточного уничтожения новообразования. Однако мы не только синтезировали многокомпонентную наносистему и провели детальное определение ее свойств, но и предложили методику получения подобных структур со стабильным функциональным покрытием. В дальнейшем мы планируем расширить ряд молекул, которые обеспечат новые нацеливающие и терапевтические функции наносистемам», — рассказала руководитель проекта Анна Бычкова, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Центра магнитной спектроскопии ИБХФ РАН.

В исследовании принимали участие сотрудники Национального медицинского исследовательского центра онкологии имени Н.Н. Блохина Минздрава России (Москва), Федерального исследовательского центра химической физики имени Н.Н. Семенова РАН (Москва), Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского  (Саратов) и Российского университета дружбы народов (Москва).  

 Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Pharmaceutics.