Покриття наночастинок покращує доставку протиракових препаратів і знижує побічні ефекти

Нещодавнє дослідження, проведене в Університеті Міссісіпі, показує, що «ложка цукру» може насправді допомогти лікам діяти ефективніше, одночасно зменшуючи шкідливі побічні ефекти лікування раку.

Замість буквально ложки цукру, дослідники використали глікополімери — полімери, виготовлені з природних цукрів, таких як глюкоза, — для покриття наночастинок, які доставляють ліки від раку безпосередньо до пухлин. Вони виявили, що глікополімери запобігають прилипанню білків до наночастинок, знижуючи імунну відповідь організму на лікування.

В результаті організм краще реагував на терапію.

«Головна проблема полягає в тому, що ліки від раку неймовірно токсичні», — сказав Томас Верфель, доцент кафедри біомедичної інженерії.

«Терапевтичне вікно цих препаратів дуже вузьке: доза, при якій вони ефективні, майже така ж, як і доза, при якій вони стають токсичними. А як тільки доза достатня для знищення пухлини, вона також викликає токсичність і численні побічні ефекти, яких ми намагаємося уникнути».

Чому це відбувається? Тому що лише невелика частина препарату досягає пухлини — у більшості випадків менше 1%; понад 99% потрапляє в інші частини тіла.

Томас Верфель, доцент кафедри біомедичної інженерії, Університет Міссісіпі

Таке потрапляння токсичних препаратів в інші частини тіла може спричинити серйозні захворювання, такі як лейкемія, алергічні реакції та навіть розвиток нових видів раку. Однак, якщо більша кількість препарату досягне пухлини, побічні ефекти можна зменшити.

Переваги глікополімерів

Верфель та Кеннет Хулугалла, аспірант факультету біомедичної інженерії з Канді, Шрі-Ланка, опублікували свої висновки в журналі ACS Nano у жовтні.

Наночастинки — частинки розміром менше однієї тисячної людської волосини — виявилися ефективними в лікуванні раку шляхом доставки ліків безпосередньо до пухлин. Однак білки, включаючи ті, що викликають імунну відповідь, мають тенденцію злипатися навколо наночастинок, через що організм сприймає лікування як чужорідне.

Ця імунна резистентність знижує ефективність препарату.

«Протягом останніх 30 років поліетиленгліколь (ПЕГ) був золотим стандартом для захисту цих частинок від імунної відповіді», – сказав Хулугалла.

Однак покриття на основі ПЕГ втрачають свою ефективність після першого використання: імунна система швидко починає розпізнавати препарат як чужорідний, що запобігає його потраплянню в пухлину.

Глікополімери, навпаки, не мають цього недоліку.

«Наші результати показують, що наночастинки, покриті глікополімерами, значно зменшують небажані імунні реакції, водночас різко покращуючи доставку ліків як у клітинних, так і в тваринних моделях. Це дослідження може стати важливим кроком до більш ефективного лікування раку».

Дослідження на тваринах

Верфель та Хулугалла протестували наночастинки, покриті глікополімером, на мишах з раком молочної залози та виявили, що більше наночастинок досягає пухлин порівняно з частинками на основі ПЕГ. Наступним кроком у їхньому дослідженні буде завантаження цих наночастинок ліками та перевірка їхньої ефективності проти раку.

«У довгостроковій перспективі ми хочемо не лише вивчати це явище з захисної точки зору, але й працювати над активним націлюванням наночастинок на пухлини», – сказав Верфель.

«Ми вже бачимо, що глікополімери менше стимулюють імунну систему, частинки довше залишаються в організмі та краще досягають пухлини. Це чудово».

Але наступний крок — подивитися, як ми можемо впливати на пухлини. Які біологічні маркери ми можемо використовувати, щоб змусити більше частинок або ліків накопичуватися в пухлині? Це питання, які зараз перебувають у центрі нашої уваги».

Дослідження було опубліковано в ACS Nano.