Магистрант физико-технического факультета Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО) Олексий Пельтек и его научный руководитель Михаил Зюзин разработали светочувствительную умную систему на основе стволовых клеток для адресной доставки противоопухолевых препаратов в область злокачественных новообразований и высвобождать их дистанционно, под воздействием инфракрасного излучения. Результаты экспериментов опубликованы в Biomaterials Science.
В современной онкологии существует острая проблема: эффективность большинства противоопухолевых препаратов зависит от вводимой дозы: как правило, чем она выше, тем эффективнее терапия. Однако лекарственные средства, накапливаясь в организме, чреваты нежелательными реакциями. Поэтому необходимо рационально использовать препарат, доставляя его направленно в очаг заболевания.
Кроме того, при традиционном подходе к терапии большая доза вводимого противоопухолевого лекарства распространяется по всему организму вместе с кровотоком, что также затрудняет его доставку в нужную зону: зачастую опухоли представляют собой достаточно плотные образования, а значит, кровоток в них затруднен. В результате препарат не всегда может свободно накапливаться в достаточном количестве в области новообразований.
Чтобы обойти эти ограничения, ученые Университета ИТМО взяли за основу принцип «умной» доставки лекарств с помощью стволовых клеток, которые способны к патотропизму, то есть к направленной миграции в очаг новообразования. Понятно, что мигрирующие стволовые клетки невозможно напрямую «нагрузить» токсичным противоопухолевым препаратом, так как это может негативно влиять на их биологические функции. Следовательно, противоопухолевые лекарства должны быть сначала изолированы, а затем «загружены» в стволовые клетки. Для этого исследователи разработали специальные полиэлектролитные капсулы размером меньше микрона — субмикронные полые носители на основе полимеров и диоксида кремния.
После того как лекарства были инкапсулированы, полученные субмикрокапсулы были введены в стволовые клетки. Созданные носители способны разрушаться под действием инфракрасного излучения, что позволяет дистанционно высвобождать лекарство в нужное время и в нужном месте неинвазивным путем — с помощью инфракрасного лазера.
«Одно из преимуществ нашей системы — ее универсальность, которой удалось добиться за счет изоляции препарата с помощью субмикрокапсул. Если «запаковать» в них другой препарат вместо винкристина, который использовался в экспериментах, то не будет необходимости заново проводить все испытания с клетками и проверять, могут ли они мигрировать в зону опухоли. Независимо от того, что мы запаковали в эти капсулы, снаружи это никак не проявляется. Соответственно, для клеток-носителей также не будет разницы, какие капсулы поглощать, и они смогут с той же эффективностью доставить уже другой препарат», — пояснил Олексий Пельтек.
Эффективность полученных систем была протестирована на первичных клетках меланомы — модели опухолевых сфероидов, которые были выделены из тканей реальных онкопациентов. Следующим шагом станут эксперименты на модельных животных in vivo, чтобы продемонстрировать эффективность направленной доставки лекарств в условиях, приближенных к реальным.
medvestnik.ru
