Ученые из Университета Северной Каролины (University of North Carolina – UNC) в Чэпел-Хилл установили, что необходимый организму белок трансферрин в сочетании с наночастицами может уничтожать определенные раковые клетки, причем в этом случае нет необходимости загружать наночастицы химиотерапевтическими препаратами. Открытие ученых может привести к развитию совершенно новой стратегии адресной терапии рака.

Трансферрин, четвертый по распространенности белок человеческой крови, используется в качестве мишени для доставки антиканцерогенных препаратов уже на протяжении двух десятилетий. Рецептор белка гиперэкспрессируется на поверхности многих быстрорастущих раковых клеток, поэтому лечебные средства, использующие лиганды трансферрина, способны находить такие клетки и связываться с ними.

Исследователи из UNC продемонстрировали, что, связав трансферрин с поверхностью наночастицы, можно эффективно и избирательно убивать клетки В-клеточной лимфомы – агрессивной формы не-ходжкинской лимфомы. Считалось, что для получения такого эффекта наночастицы должны нести и токсичные химиотерапевтические вещества.

О своем открытии и уникальной разработке ученые сообщают в журнале Journal of the American Chemical Society

Ученые считают, что результаты их оригинальной работы представляют собой дальнейшее развитие наномедицины, которая в конечном итоге найдет приемлемые альтернативы химио- и радиотерапии. Эти методы, хотя и считаются в настоящее время самыми эффективными, часто повреждают здоровые ткани и органы за счет побочных эффектов.

Адресные трансферрин-несущие наночастицы,
проникающие в раковые клетки линии Ramos.
Желтые области представляют внутриклеточные
компартменты, где находятся наночастицы.
Красные – компартменты без частиц.
(Фото: Шаоминь Тян, UNC-Chapel-Hill)

Используя PRINT (Particle Replication in Non-wetting Templates) – метод, разработанный в лаборатории почетного профессора кафедры химии Колледжа искусств и наук (College of Arts and Sciences) UNC Джозефа ДеСаймона (Joseph DeSimone), который позволяет получать наночастицы с точно определенными формой и размером – исследователи получили биосовместимую наночастицу, конъюгированную с человеческим трансферрином, и продемонстрировали, что она способна безопасно и точно различать широкий спектр раковых форм. Помимо клеток В-клеточной лимфомы частица также эффективно взаимодействует с клетками немелкоклеточного рака легких, рака яичников, печени и предстательной железы

Как правило, для клеток этих форм рака наночастицы не токсичны, и их нужно загружать стандартными химиотерапевтическими веществами.

Связанные с трансферрином PRINT-наночастицы не только распознают клетки агрессивной формы В-клеточной лимфомы – клетки линии Ramos, но и вызывают их смерть. Между тем, свободный трансферрин, находящийся в культуре клеток этой линии, но не связанный с наночастицами, не убивает клетки даже в высоких концентрациях.

Ученые ведут дальнейшие исследования, чтобы определить, как и почему трансферрин- несущие наночастицы токсичны именно для клеток этой линии и не оказывают влияния на клетки других типов опухолей.

Хотя это очень интересное направление совершенно новой стратегии лечения определенных форм лимфом, отличающееся низкими побочными эффектами, авторы исследования выражает обеспокоенность по поводу непредвиденных побочных эффектов при разработке адресных химиотерапевтических средств для лечения других форм рака и наноразмерных средств доставки.

Рецептор трансферрина (TfR, CD17) уже давно является терапевтической мишенью благодаря его гиперэкспрессии во многих злокачественных тканях. В исследовании ученых из UNC PRINT-наночастицы были конъюгированы с лигандами TfR для адресной доставки лекарственных препаратов. Цилиндрические полиэтиленгликолевые PRINT-наночастицы (диаметром 20 нм и высотой 200 нм), меченные антителами к рецепторам транферрина (ТЗ-ОКТ9) или человеческим трансферрином (NP-hTf), показали высокоспецифичное TfR-опосредованное поглощение всеми линиями человеческих опухолевых клеток по сравнению с отрицательным контролем (IgG1 вместо ОКТ9 или бычий трансферрин bTf вместо человеческого hTf). Эффективность адресного взаимодействия зависела от концентрации наночастиц, плотности лиганда, времени взаимодействия и уровня экспрессии рецептора на поверхности клеток. Интересно, что NP-OKT9 или NP-hTf демонстрировали небольшую цитотоксичность по отношению ко всем испытанным линиям клеток солидных опухолей, но были очень токсичны для клеток линии Ramos В-клеточной лимфомы, в то время как свободные OKT9 или hTf не оказывали токсического эффекта. Существовала строгая корреляция между плотностью TfR-лиганда на поверхности частицы, с одной стороны, и жизнеспособностью клеток и поглощением наночастиц, с другой. Повышение на фоне лечения частицами активности 3/7 каспаз указывало на активацию процесса апоптоза.

Аннотация к статье: "The Complex Role of Multivalency in Nanoparticles Targeting the Transferrin Receptor for Cancer Therapies ": http://pubs.acs.org/…21/ja1043177?…