Исследователи используют золотые наночастицы для эффективного выпуска лекарств от рака внутри опухолей

        

Исследователи, изучающие способы доставки высоких доз противораковых лекарств внутри опухолей, показали, что они могут использовать лазерные и световые активированные золотые наночастицы, чтобы дистанционно запускать выпуск одобренных раковых лекарств внутри раковых клеток в лабораторных культурах.

Исследование, проведенное исследователями из Университета Райса и Северо-западного университета Фейнбергской школы медицины, появилось в онлайн-издании на этой неделе в Трудах Национальной академии наук . Он использовал золотые наночастицы для доставки токсичных доз двух препаратов – лапатиниба и доцетаксела – внутри клеток рака молочной железы. Исследователи показали, что они могут использовать лазер, чтобы удаленно запускать частицы, чтобы выпустить лекарства после того, как они вошли в клетки.

Хотя тесты проводились с клеточными культурами в лаборатории, исследование было разработано с целью продемонстрировать клиническую применимость: наночастицы нетоксичны, препараты широко используются, а маломощный инфракрасный лазер может неинвазивно сиять сквозь ткань и достигать опухолей несколько дюймов ниже кожи.

«В будущих исследованиях мы планируем использовать стратегию« троянских коней », чтобы получить наносимые наркотиками нанокристаллы внутри опухолей», – сказала Наоми Халас, инженер, химик и физик из Университета Райса, который изобрел золотые наночастицы и потратил больше, чем 15 лет исследуют их противоопухолевые потенциалы. «Макрофаги, тип лейкоцитов, которые, как было показано, проникают в опухоли, будут переносить комплексы лекарственно-частичных частиц в опухоли, и как только мы будем использовать лазер для высвобождения лекарств».

Соавтор Сьюзан Клэр, профессор-адъюнкт-профессор хирургии в Школе медицины Университета Северо-Западного университета Фейнберг, сказал, что исследование PNAS было разработано для демонстрации возможности подхода троянских лошадей. В дополнение к демонстрации того, что лекарственные средства могут быть высвобождены внутри раковых клеток, исследование также показало, что в макрофагах препараты не отделялись до запуска.

«Получение химиотерапевтических препаратов для проникновения в опухоли очень сложно», – сказала Клэр, также хирург-хирург из Северной Ирландии по лечению рака молочной железы. «Наркотики, как правило, вытесняются из опухолей, а не затягиваются. Чтобы получить эффективную дозу в опухоли, пациенты часто вынуждены принимать так много лекарств, что тошнота и другие побочные эффекты становятся серьезными. Надеемся, что комбинация макрофагов и инициированное лекарственное высвобождение повысит эффективную дозу лекарств в опухолях, чтобы пациенты могли принимать меньше, чем больше ».

Если подход работает, говорит Клэр, это может привести к меньшему количеству побочных эффектов и потенциально может использоваться для лечения многих видов рака. Например, один из препаратов в исследовании, лапатиниб, является частью широкого класса химиотерапевтов, называемых ингибиторами тирозинкиназы, которые нацелены на конкретные белки, связанные с различными типами рака. Другие одобренные Федеральным лекарственным средством препараты включают в себя иматиниб (лейкоз), гефитиниб (молочко, легкие), эрлотиниб (легкие, поджелудочная железа), сунитиниб (желудок, почка) и сорафениб (печень, щитовидная железа и почка).

«Все ингибиторы тирозинкиназы, как известно, нерастворимы в воде», – сказала Аманда Гудман, выпускница Райса и ведущий автор исследования PNAS. «Как класс наркотиков, у них низкая биодоступность, а это означает, что относительно небольшая доля лекарственного средства в каждой таблетке фактически убивает раковые клетки. Если наш метод работает на лапатиниб и рак молочной железы, он может также работать и на другие наркотики в класс ".

Халас изобрел нанокески у Райса в 1990-х годах. В 20 раз меньше эритроцита, они сделаны из сферы стекла, покрытого тонким слоем золота. Nanoshells могут быть настроены для захвата энергии из определенных длин волн света, в том числе вблизи инфракрасного (ближнего ИК), невидимой длины волны, которая проходит через большинство тканей тела. Nanospectra Biosciences, лицензиатом этой технологии, провела несколько клинических испытаний за последнее десятилетие, используя наночастицы в качестве фототермических агентов, которые разрушают опухоли с инфракрасным светом.

Сотрудничество Клэр и Халас по доставке лекарств на основе наночастиц началось более 10 лет назад. В более ранних работах они показали, что для инициирования высвобождения лекарств из наноскопов можно использовать лазер с непрерывной волной с ближним ИК-спектром, который производит тепло в фототермических приложениях наноскопов.

В последнем исследовании Гудман противопоставлял использование лазерного запуска непрерывной волны и запуск с помощью маломощного импульсного лазера. Используя каждый тип лазера, она продемонстрировала дистанционно вызванное высвобождение лекарств из двух типов конъюгатов с наночастицами. Один тип использовал линкер ДНК и лекарственный доцетаксел, а другой применял покрытие белков альбумина в крови для улавливания и удерживания лапатиниба. В каждом случае Гудман обнаружил, что она может вызвать высвобождение лекарственного средства после того, как наноскопы попали внутрь раковых клеток. В обоих случаях она также не обнаружила досрочного высвобождения лекарств в макрофагах.

Халас и Клэр заявили, что надеются начать тесты на животных в ближайшее время и иметь установленную модель мыши, которая может быть использована для тестирования.

«Меня особенно волнует потенциал лапатиниба, – сказала Клэр. «В первый раз, когда я услышал о работе Наоми, я подумал, может ли это быть ответом на доставку наркотиков в бескислородный (истощенный кислород) интерьер опухолей, где скрываются некоторые из самых агрессивных раковых клеток. Как клиницисты, мы всегда смотрим за пути, чтобы предотвратить появление рака через месяцы или годы спустя, и я надеюсь, что это может сделать ».

Источник:

http://news.rice.edu/2017/11/08/nanoshells-could-deliver-more-chemo-with-fewer-side-effects -2 /

      

Source link