Российские ученые создали полимерные наночастицы, связанные со специфичным белком TRAIL DR5, который способен вызывать гибель опухолевых клеток. В перспективе это поможет в разработке новых методов борьбы с раком. Исследование опубликовано в журнале Pharmaceutics.
Человеческий организм регулирует многие клеточные процессы. Он способен обнаруживать негативные изменения и запускать процесс их уничтожения – апоптоз, в котором важную роль играют белки цитокины. К примеру, цитокин TRAIL обнаруживает и убивает опухолевые клетки, поэтому ему давно пытаются найти применение в медицине. Однако существуют некоторые сложности. Во-первых, TRAIL работает не со всеми видами рака. Во-вторых, из пяти рецепторов клетки, с которыми взаимодействует TRAIL, только два (DR4 и DR5) способны проводить сигнал апоптоза. Три других рецептора могут задержать запуск самоуничтожения или же вовсе заблокировать его. В-третьих, организм пациента может не вырабатывать достаточное количество цитокинов. Искусственно введенный TRAIL выводится из организма слишком быстро и не успевает выполнить свою работу. Чтобы увеличить шансы на уничтожение раковых клеток, исследователи проводят многочисленные манипуляции. Однако встает вопрос о том, как эффективно доставить полученное средство прямо к опухоли.
В новом исследовании ученые доставили усовершенствованный белок, нацеленный на взаимодействие с рецептором DR5. Они использовали наночастицы из полимера поливинилпирролидона со свойством амфифильности. Его молекулы состоят из двух частей – гидрофильной (водорастворимой) и гидрофобной (жирорастворимой). Молекулы полимера образуют наноразмерные сферические частицы с гидрофильной поверхностью и гидрофобным ядром. Они захватывают действующее вещество, чтобы переместить его, а гидрофильная поверхность лучше принимается иммунитетом и не выпадает в осадок в кровотоке. Чтобы сделать наночастицы более стабильными, сферы наполнили протионамидом, обладающим противотуберкулёзным действием. Каждая из частиц несла на себе несколько молекул TRAIL DR5-B.
Ученые провели серию экспериментов, чтобы посмотреть на противоопухолевое действие P-DR5-B. В исследовании использовали живые клетки нескольких видов рака толстой кишки и аденокарциномы молочной железы. Раствор с наночастицами наносили на монослойные пленки из клеток, а также на 3D-модели (сфероиды), которые максимально точно имитируют небольшие опухоли. «Мы сравнили воздействие на клетки свободных молекул противоопухолевого цитокина TRAIL DR5-B и наших наночастиц, нагруженных этим же белком. Оказалось, что наночастицы P-DR5-B превосходят свободный DR5-B по этому показателю во всех протестированных моделях. Можно говорить о том, что соединение белка с наночастицами усилило его способность убивать опухолевые клетки. Например, в экспериментах с трехмерными моделями колоректальнойаденокарциномы концентрация TRAIL, необходимая для гибели 50% раковых клеток, была для случая P-DR5-B в 10 раз ниже, чем для свободного DR5-B», – говорит Андрей Кусков, один из авторов исследования, заведующий кафедрой технологии химико-фармацевтических и косметических средств РХТУ им. Д.И. Менделеева.
Человеческие клетки остались неповрежденными в обоих случаях – и с чистым DRB-5, и с полимерными наночастицами P-DR5-B. Ученые считают, что противоопухолевое действие достигается за счет того, что DR5-специфичный цитокин концентрируется на поверхности носителя и посылает клеткам более мощный сигнал к апоптозу. Традиционные методы лечения рака могут плохо сказаться на здоровье пациента и даже привести к летальному исходу. Противоопухолевая терапия на основе TRAIL является более безопасной, поскольку этот способ воздействует исключительно на опухолевые клетки, не причиняя вреда здоровым тканям. Модификация молекул белка и использование полимерных наночастиц предстают перспективными методами и открывают большие возможности для создания новых лекарств от рака.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
