Американские ученые из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета провели анализ взаимодействий 500 типов клеток с 35 видами наночастиц. Такая база данных поможет выявить, какие опухоли наиболее чувствительны к терапии на основе наночастиц. Исследование опубликовано в журнале Science.
Наночастицы могут использоваться для направленной доставки лекарственных молекул к опухоли. Преимущество наночастиц в том, что они способны переносить большую дозу лекарства, не вызывая при этом побочных эффектов, характерных для классической химиотерапии. Несмотря на это, на данный момент в США одобрено лишь несколько препаратов для лечения рака на основе наночастиц.
Американские ученые задались вопросом, как биологические различия между клетками влияют на характер их взаимодействия с наночастицами. Исследователи синтезировали 35 видов наночастиц. Их ядро составляли либо липосомы (везикулы с липидным бислоем, похожим на клеточную мембрану), либо сополимер гликолевой и молочной кислоты, либо полистирол. На поверхность наночастиц наносились защитные покрытия (полиэтиленгликоль, полисахариды) либо таргетирующие молекулы (антитела). К каждому виду наночастиц прикреплялась флуоресцентная метка, позволявшая отслеживать их в дальнейшем. Эти наночастицы взаимодействовали с 488 типами раковых клеток, которые происходили из 22 различных тканей. Каждому типу клеток была присвоена характерная последовательность ДНК, по которой можно было его опознать. Для каждого типа клеток ученые получили сведения об экспрессии генов и о других биологических характеристиках. Взаимодействие наночастиц с клетками оценивалось методом клеточной сортировки: авторы исследовали изменение интенсивности флуоресценции меток на наночастицах через 4 и 24 ч. после их внесения в клеточную культуру. На основе этих результатов для каждой клеточной линии была определена степень сродства к тому или иному виду наночастиц. Затем ученые использовали алгоритмы машинного обучения, чтобы найти различные закономерности между полученными данными. Это позволило обнаружить тысячи биомаркеров, ассоциированных со сродством клеток к наночастицам. Большинство из этих маркеров оказались генами, продукты которых позволяли клеткам связывать наночастицы. Некоторые из этих генов уже были известны, другие — нет.
Ученые исследователи один из определенных ими биомаркеров — белок SLC46A3. При высоком уровне этого белка в клетке наблюдалось низкое сродство к липидным наночастицам. Аналогичную связь ученые заметили, проверив действие этих наночастиц на мышиной модели меланомы. Это показало, что врачи могут использовать эту информацию для того, чтобы определить, для кого из пациентов будет эффективно лечение на основе наночастиц.
Исследователи попытались также выяснить механизм, по которому белок SLC46A3 регулирует взаимодействие клетки с наночастицами. Если им удастся снизить уровень этого белка в клетке, то опухоль может стать более чувствительной к действию липидных наночастиц. В будущем авторы намерены рассмотреть подробнее другие биомаркеры, а также призывают коллег исследовать другие типы наночастиц, не учтенные в работе.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
