|
Самый
надежный метод лечения рака – удаление абсолютно всех частиц опухоли с
помощью хирургии. К сожалению, по отношению к большинству форм рака это
и наиболее трудный подход. Виной тому две причины: сегодня почти
невозможно удалить все раковые клетки в организме и часто очень трудно
определить, где заканчивается опухоль и начинается здоровая ткань.
Решением обеих этих проблем могут оказаться наночастицы двойного
назначения, проникающие в раковые клетки и делающиеся их видимыми либо
для метода флуоресцентной визуализации, либо для магнитно-резонансной
томографии (МРТ).
Группа ученых, руководимая Роджером Цинем (Roger Tsien), доктором
философии, членом Центра нанотехнологий для лечения, понимания и
мониторинга рака (Center of Nanotechnology for Treatment,
Understanding, and Monitoring of Cancer), финансируемого Национальным
институтом рака (National Cancer Institute) Университета Калифорнии –
Сан-Диего (University of California, San Diego), разработала
наночастицы двойного назначения, которые проникают только в клетки,
покрытые двумя белками, используемыми опухолевыми клетками для
вторжения в здоровые ткани. Когда наночастицы накапливаются в
опухолевых клетках, они становятся отчетливо видны или с помощью МРТ,
или с помощью стандартной флуоресцентной микроскопии. Исследователи
считают, что они могут обнаружить опухоли диаметром в 200 микрон, а
затем удалить даже микроскопические следы малигнизированной ткани,
отслеживая флуоресцентный сигнал, излучаемый наночастицами.
Доктор Цинь и его коллеги сообщают о своей работе сразу в двух статьях в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые создали свои датчики, используя сферическую полимерную
наночастицу, известную как дендример. Дендримеры несут на своей
поверхности многочисленные химические линкеры, что позволило Циню и его
группе прикрепить к каждой наночастице три различных вида веществ:
активируемый проникающий клеточный пептид (activatable cell penetrating
peptide – ACPP), три молекулы яркого флуоресцентного красителя,
известного как Cy5, и 15–30 молекул хелата гадолиния, мощного контраста
для МРТ.
ACPP – короткий положительно заряженный пептид, связанный
расщепляемой молекулой с отрицательно заряженным пептидом. Положительно
заряженные пептиды хорошо известны своей способностью проникать в
клетки, но в неактивном состоянии присоединенный в ним негативно
заряженный пептид блокирует эту их способность. Расщепление линкера
удаляет отрицательно заряженный пептид, позволяя оставшемуся
положительно заряженному пептиду – и любому, прикрепленному к нему
полезному грузу – проникнуть в клетку. В данном случае линкер
расщепляется только одним из двух белков – матриксным
металлопротеином-2 (matrix metalloprotein-2) или матриксным
металлопротеином-9 (matrix metalloprotein-9), в большом количестве
присутствующими на поверхности опухолевых клеток. Как результат такой
специфичности, связанные с ACPP наночастицы пронивают только в
опухолевые клетки. Наночастицы, связанные с подобным, но не
расщепляемым пептидом, не проникают в раковые клетки и быстро выводятся
из организма.
При введении животным с перевитыми человеческими опухолями
наночастицы накапливаются в опухолях в течение 48 часов и хорошо видны
на МРТ. Во время проведения эксперимента ученые замечали яркие края,
окружающие даже маленькие опухоли. При ближайшем рассмотрении с помощью
флуоресцентной микроскопии они смогли четко определить неровные края
опухолей.
Используя яркие флуоресцирующие края в качестве ориентира, ученые
смогли достичь более полного удаления опухоли, чем это возможно без
сопровождения наночастицами. Мыши, получившие наночастицы раньше, чем
было проведено хирургическое вмешательство, имели лучшую выживаемость,
чем животные, у которых опухоли были удалены с помощью традиционной
точечной подсветки. Полное хирургическое удаление всех опухолей
исследователи подтвердили с помощью МРТ.
|
