Наночастинки атакують ракові клітини

24/09/2014 0 комментария

Одна з труднощів у лікуванні раку полягає в тому, що лікарські препарати часто завдають шкоди здоровим клітинам, обтяжуючи стан хворого. Але що, якщо вчені змогли б ввести наночастинки, излечивающие рак, прямо в пухлинні клітини? Дослідники з Технологічного інституту Джорджії (Georgia Institute of Technology) та Інституту досліджень раку яєчників (Ovarian Cancer Institute) працюють над вирішенням саме цієї задачі. В інтернет-журналі BMC Cancer вони детально описали метод, в якому використовуються наночастинки гідрогелю - менше 100 нанометрів в діаметрі - для введення в ракові клітини певного типу РНК - малих інтерферуючих РНК (small interfering RNA - siRNA). Цей тип РНК включає програму клітинної смерті, використовувану для знищення мутованих клітин, і допомагає традиційної хіміотерапії.
Багато видів раку характеризуються надлишком рецепторів епідермального фактора росту - EGER. Коли рівень EGER в клітині підвищується, вона починає посилено ділитися. Це блокує апоптоз, або запрограмовану клітинну смерть.
«Наш метод дозволяє придушити збільшення кількості EGER з допомогою малих інтерферуючих РНК. Пригнічення росту EGER посилює апоптоз. Якщо одночасно застосовувати хіміотерапію, ми зможемо боротися з раком більш ефективно», - говорить Джон МакДональд (John McDonald), професор біології в Школі Технологічного інституту Джорджії (School of Biology at Georgia Tech) і старший науковий співробітник Інституту досліджень раку яєчників.
Малі інтерферуючі РНК - хороший засіб для придушення утворення EGER, проте тривалість їх життя в клітці обмежена. Але якщо помістити їх в наночастицу гідрогелю, вони успішно потраплять в ракову клітку, а гідрогель буде служити для них захисним бар'єром. Гідрогель одномоментно вивільняє невелику кількість siRNA, гарантуючи, що поки частина молекул вже виконує свою функцію усередині ракової клітини, підкріплення надійно захищене всередині наночастинки до тих пір, поки не настане час для його роботи.
«Це нагадує нам троянського коня», - говорить Андрю Лайон (Andrew Lyon), професор у Школі хімії та біохімії (School of Chemistry and Biochemistry) Технологічного інституту Джорджії. «Ми «прикрасили» поверхню гідрогелевих наночастинок лігандом, здатним обдурити ракові клітини і змусити їх «проковтнути» наночастинки. Перебуваючи всередині клітини, частинки виділяють siRNA протягом декількох днів, що дозволяє їм надавати терапевтичний вплив».
Клітини використовують матричні РНК (mRNA) для виробництва білків, що підтримують їх зростання. Після того як siRNA з наночастинки надходять у клітку, вони зв'язуються з mRNA. При цьому білки використовуються для атаки на комплекс siRNA-mRNA. Але це не знищує ракову клітину, так як в ній триває виробництво білків. Тому без постійно поновлюваного ресурсу siRNA клітина відновлюється. Повільне виділення siRNA дозволяє тримати клітку під постійною атакою, перериваючи вироблення білків.
«Ми показали, що можна на кілька днів припинити вироблення білків, що дає нам тимчасової клінічний інтервал, протягом якого можна провести комбіноване лікування», - каже Лайон.
«Той факт, що система повільно виділяє siRNA, не даючи клітці часу для відновлення, надає нам набагато більше шансів для знищення ракових клітин з допомогою хіміотерапії», - додає МакДоналд.
У раніше розроблених методах для блокування синтезу білків використовували антитіла. Але досить часто в гені-мішені виникають мутації. Це призводить до того, що антитіла вже не будуть настільки ж ефективні, як раніше.
Гідрогелеві наночастинки були обрані дослідниками, так як вони нетоксичні, відносно повільно виділяють siRNA і можуть досить довго існувати в організмі, щоб досягти своїх цілей.
Використання внутрішньої пористості матеріалу для введення в нього необхідних речовин - також вдалий вибір вчених, а, враховуючи те, що частинки приблизно на 98% складаються з води, дослідники отримують у своє розпорядження великий внутрішній об'єм для завантаження потрібних їм речовин.
В даний час дослідники проводять експерименти in vitro, але найближчим часом збираються переходити до випробувань на живих моделях.