Новые наночастицы для визуализации изменяют форму под воздействием опухолевых ферментов

Ученые Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California, San Diego) разработали мельчайшие сферические частицы, способные легко перемещаться по организму с током крови и собираться в прочную структуру в пораженной или больной ткани. Триггером превращение наночастиц в сетчатые структуры, накапливающиеся в опухоли, выступает фермент, продуцируемый определенными типами опухоли.

Сферические наночастицы, помеченные красным или зеленым красителем, изменяют свою форму и накапливаются в сетчатых структурах, когда сталкиваются с протеазой, секретируемой некоторыми видами раковых опухолей.

Адресные методы лечения, ориентированные на раковые или другие больные клетки, зависят от возможностей накопления высоких уровней препарата или другого терапевтического агента в определенном месте и их сохранения там. Сегодня в большинстве случаев они основаны на соответствии определенной части доставляющей лекарственный препарат молекулы специфическим рецепторам на поверхности клетки-мишени.

«Мы хотели разработать новый подход», – говорит руководитель проекта профессор химии и биохимии Натан Джианнеши (Nathan Gianneschi). «В частности, мы хотели создать переключаемые материалы, которые при введении в кровь имели бы одну форму, а в опухоли – другую».

Некоторые опухолевые ткани в большом количестве вырабатывают класс молекул, называемых матриксными металлопротеиназами (matrix metalloproteinases, ММП). Эти ферменты влияют на поведение других белков, изменяя их конфигурацию, что ведет к метастазированию. Профессор Джианнеши и его коллеги использовали это свойство, чтобы изменить конфигурацию своих наночастиц таким образом, что они задерживаются в опухоли.

«Мы нашли, как сделать саморегулируемый материал, воспринимающий сигналы из окружающей среды и изменяющийся соответственно этим сигналам», – говорит Джианнеши.

Каждая наночастица состоит из множества молекул, близких по структуре к веществам-детергентам, один конец которых легко смешивается с водой, а другой отталкивает ее. В растворе они самостоятельно собираются в шарики с водоотталкивающими концами внутри, и в этой конфигурации их можно вводить внутривенно.

В смеси с ММП в ампулах ферменты разрывают пептиды на поверхности сфер, после чего сферы «пересобираются» в сетчатые структуры.

Ученые протестировали свою концепцию на мышах с перевитой человеческой фибросаркомой – видом рака, секретирующим высокие уровни ММП.

Чтобы узнать, когда сферы разрываются и образуют другие структуры, химики помещали в одни из них один флуоресцентный краситель – родамин, а в другие – флуоресцеин. Находясь в непосредственной близости друг от друга, красители взаимодействуют, генерируя специфический световой сигнал, основанный на Фёрстеровском резонансном переносе энергии (Förster Resonance Energy Transfer, FRET), когда энергия передается с родамина на флуоресцеин.

Через день они зафиксировали FRET-сигналы, показывающие, что сферы изменили свою конфигурацию в ткани опухоли, и эти сигналы сохранялись в течение, по крайней мере, недели.

1_294.jpg Сферические наночастицы, помеченные красных или зеленым флуоресцентным красителем, изменяют свою конфигурацию и собираются в сетчатые структуры
под воздействием протеиназы, секретируемой некоторыми видами раковых опухолей. (Фото: University of California – San Diego)

Новые наночастицы по своей природе нетоксичны. Они не оказывали никакого влияния на опухолевую ткань, а печень и почки – органы, выводящие из организма токсины и поэтому наиболее уязвимые, – через восемь дней после введения наночастиц оставались здоровыми.

Исследователи считают, что можно разработать другие варианты изменяющих конфигурацию наночастиц, которые будут отвечать на сигналы, присущие другим видам рака и воспаленной ткани. Можно создать и сферы для переноса лекарств или различных диагностических зондов.

Сейчас они заняты разработкой наночастиц, несущих ИК-краситель, позволяющий визуализировать опухоли в глубине организма, а также другие агенты, которые можно визуализировать с помощью широко доступного клинического оборудования.

Статья об исследовании Enzyme-Directed Assembly of a Nanoparticle Probe in Tumor Tissue опубликована в журнале Advanced Materials.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.5 (8 votes)
Источник(и):

http://ucsdnews.ucsd.edu/…sponse_to_tu