Неорганические наночастицы могут быть идеальным инструментом для транспортировки лекарственных препаратов к раковым клеткам в естественных условиях. Однако эти частицы также могут накапливаться в организме и потенциально стать для него токсичными. Группа ученых из Канады придумала способ преодолеть эту проблему. Они использовали молекулы ДНК, чтобы построить суперструктуры из золотых наночастиц, которые распадаются на компоненты, как только их «работа» по доставке лекарств выполнена. Впоследствии остатки этой суперструктуры выводятся из организма посредством естественных процессов.

Для эффективной доставки лекарственных препаратов к клеткам опухоли, используемые наночастицы должны быть довольно крупными (до 100 нм).

Большие размеры также позволяют этим частицам находиться в клетках довольно долго, что дает возможность использовать всю «полезную нагрузку» из лекарственного препарата.

Существенным недостатком крупных наночастиц является то, что, в конечном счете, они могут задерживаться в организме на длительное время. Эти наночастицы не поддаются биологическому разложению, соответственно, накапливаясь в органах и тканях, могут оказывать токсичное воздействие на организм.

Группа ученых из University of Toronto (Канада) предложила использовать молекулы ДНК, чтобы соединять между собой наночастицы менее 6 нм в диаметре, создавая, таким образом, более крупные структуры.

Предложенные ими суперструктуры вполне могут доставлять в клетки опухоли лекарственные препараты. После выполнения своей «миссии» они распадаются на составляющие, которые, в отличие от более крупных неорганических частиц, нормально выводятся почками через мочу.

В своих экспериментах ученые использовали наночастицы золота, покрытые одноцепочечной ДНК. К этим структурам они добавляли вторую порцию наночастиц золота, покрытых другой последовательностью одноцепочечной ДНК, так что первые («ядра») связывались со вторыми («спутниками»). Процесс позволяет создать несколько слоев наночастиц, что как раз и открывает путь для увеличения размеров итоговой суперструктуры.

Предложенная учеными стратегия хорошо подходит для доставки лекарственных препаратов в любых условиях, поскольку по аналогичной схеме они могут обеспечить создание «контейнеров» практически любого размера (чтобы раковая клетка впустила «контейнер» с грузом, а затем он распался на отдельные составляющие). В опубликованной работе ученые показали, что предложенный метод работает на мышах с раковыми опухолями. Полученные ими флуоресцентные изображения показали, что крупные агрегаты частиц, накопленные в опухоли и собранные вплоть до 48 часов после инъекции, были наполнены мелкими составными структурами описанных суперчастиц.

Чтобы убедиться, что сами суперструктуры не являются токсичными для живых организмов, команда ученых в ходе экспериментов брала пробы крови у испытуемых мышей и анализировала поведение основных органов животных. Результаты показывают, что,

хотя большая часть суперструктур все же накапливается в печени и селезенке, они не являются токсичными и хорошо переносятся животными даже в больших дозах (применявшихся на эксперименте).

По мнению ученых,

их работа, опубликованная в журнале Nature Nanotechnology, – это только начало детальных исследований в данном направлении. Потребуется еще несколько лет кропотливой работы, прежде чем они смогут начать клинические испытания на реальных пациентах. Как минимум, необходимо перенести предложенную технологию с мышей на людей.