Все выпуски  

МРТ отслеживает убивающие рак наночастицы. Нанозонды поражают цели в раковой клетке и уменьшают побочные эффекты химиотерапии


ВЫПУСК 51

 

 

 

МРТ отслеживает убивающие рак наночастицы

 

Исследователи из Университета Райса (Rice University) и Медицинского Колледжа Бейлора (Baylor College of Medicine, BCM) создали наночастицу, процесс проникновения которой в раковую клетку можно отследить в режиме реального времени с помощью МРТ. Наночастица помечает раковую клетку флуоресцентным красителем и убивает ее нагреванием. «Все-в-одном» наночастица – один из первых примеров быстро развивающегося направления исследований, так называемой тераностики. Тераностика занимается разработкой технологий, которые могут помочь врачам диагностировать и излечивать заболевание в рамках одной процедуры.

 

Результаты исследования доступны на сайте журнала Advanced Functional Materials. На настоящий момент эксперименты проводятся на лабораторных клеточных культурах, но исследователи говорят, что отслеживание наночастиц с помощью МРТ будет особенно результативно, когда ученые перейдут к исследованиям на животных и людях.

 

«Сегодня один из наиболее важных вопросов в наномедицине – это вопрос о биораспределении: куда и как попадают наночастицы внутри организма», - говорит соавтор исследования Наоми Халас (Naomi Halas). «Неинвазивные тесты по биораспределению будут чрезвычайно полезны для получения одобрения FDA, и эта технология – применение МРТ для исследуемых и используемых для лечения наночастиц – перспективный путь к такому одобрению».

 

Халас, профессор электроники, вычислительной техники, химии и биомедицинской инженерии из Университета Райса, - пионер наномедицины. «Все-в-одном» наночастицы созданы на основе нанораковин (nanoshells) – частиц, изобретенных ею в 90-х годах. Эти наночастицы постоянно используются в клинических испытаниях методов лечения рака. Наночастицы поглощают лазерный свет, который проходит через ткани организма, не нанося им вреда, и превращают его в убивающее раковые клетки тепло.

 

В создании новой частицы Халас сотрудничала с доцентом отделения Молекулярной визуализации ВСМ Амитом Джоши (Amit Joshi). Они модифицировали нанораковины, добавив к ним флуоресцентный краситель, который светится при облучении ближним инфракрасным светом. Ближний инфракрасный свет невидим и безвреден. Поэтому изображения, полученные таким способом, могут предоставить врачам средство диагностики заболеваний без хирургического вмешательства.

 

Изучая способы нанесения красителя, аспирант Халас Ризия Бардхан (Rizia Bardhan) обнаружила, что молекулы красителя излучали в 40-50 раз больше света, если между ними и поверхностью наночастицы оставалось некоторое очень небольшое расстояние. Разрыв составлял всего несколько нанометров, но Бардхан решила использовать его с пользой и заполнила пространство слоем оксида железа, который можно обнаружить с помощью МРТ. Ученые присоединили к наночастицам и антитело, что позволило частицам связываться с поверхностью клеток рака груди и яичников.

 

В лабораторных условиях ученые отследили флуоресцирующие частицы и подтвердили, что они попадают в раковые клетки и разрушают их с помощью нагревания. Джоши говорит, что следующим шагом будет разрушение всей опухоли у животных. Он считает, что клинические испытания могут начаться не ранее чем через два года, но конечной целью является создание системы, когда больной получает дозу наночастиц с антителами, которые специфичны для рака пациента. Используя изображения в инфракрасном свете, МРТ или комбинацию этих двух методов, врачи смогут наблюдать сквозь тело пациента, как частицы распространяются по организму, определять место нахождения опухоли и убивать ее нагреванием.

 

«Такая частица предусматривает четыре функции – две для визуализации и две для терапии», - говорит Джоши. «Мы рассматриваем это в качестве технологической платформы, которая предоставит практикам выбор вариантов для направленного лечения».

 

В конечном итоге Джоши надеется разработать специальные варианты частиц, которые могут атаковать рак на разных стадиях. Особенно это относится к ранней стадии, которую трудно диагностировать и лечить существующими сейчас методами. Ученые также планируют использовать различные антитела, ориентированные на определенные виды этого заболевания. Халас говорит, что они постараются тщательно выбирать компоненты, уже одобренные для медицинского использования или находящиеся в процессе клинических испытаний.

 

«Что особенно приятно, каждый компонент нашей системы уже утвержден или находится на пути к утверждению FDA», - говорит Халас. «Мы соединяем вместе компоненты, имеющие хорошую, проверенную репутацию».

 

 

Источник: Rice University.

 

 

 

Нанозонды поражают цели в раковой клетке и уменьшают побочные эффекты химиотерапии

 

Мельчайшие нанозонды оказались эффективными при доставке противораковых препаратов в опухолевые клетки, смягчая вред, наносимый здоровым клеткам, окружающим опухоль. При этом, как показало исследование, проведенное в Университете Пердью (Purdue University), нанозонды переносят лекарства в нужную часть клетки.

 

Профессор Джозеф Ирудэйарай (Joseph Irudayaraj) и аспирант Джийи Чен (Jiji Chen), оба с факультета сельскохозяйственной и биологической инженерии, обнаружили, что нанозонды (nanoprobes), или наностержни (nanorods), покрытые препаратом против рака груди Герцептином, притягиваются к эндосомам клетки, имитируя доставку лекарства самими эндосомами. В процессе доставки лекарств и других веществ к соответствующим частям клетки эндосомы выполняют функцию сортировки.

 

«Мы продемонстрировали возможность отслеживать эти наночастицы в различных компартментах живой клетки и показали, где они собираются в наибольшем количестве», - говорит Ирудэйарай, результаты исследования которого опубликованы в он-лайн издании журнала ACS Nano. «Наши методы позволят подсчитать количество препарата, необходимого для лечения раковой клетки, так как теперь мы знаем, как эти наночастицы распределяются по разным ее частям».

 

Нанозонды, размеры которых примерно в 1000 раз меньше диаметра человеческого волоса, сделаны из золота и магнитных частиц. МРТ позволяет отслеживать магнитную составляющую нанозонда, в то время как чувствительная микроскопия может обнаружить золото.

 

В лабораторных экспериментах нанозонды были введены в клетки живой раковой опухоли. Используя флуоресцентные маркеры для различения органелл, субклеточных структур клетки, группа профессора Ирудэйарай смогла определить количество нанозондов, накопившихся в эндосомах, лизосомах и мембранах этих клеток.

 

При лечении рака часто используются высокие концентрации противораковых веществ, что повреждает здоровые клетки вокруг опухоли. Хотя Герцептин притягивается к протеинам на поверхности клеток рака груди, окружающие опухоль здоровые клетки поглощают часть химиотерапевтического препарата с простым током жидкости в клетку.

 

Ирудэйарай считает, что доставка препарата только в опухолевые клетки позволит снизить его дозу и уменьшить побочные эффекты от химиотерапии.

 

«Каждая наночастица действует как курьер, доставляющий пакет или дозу препарата прямо в надлежащее место», - говорит Ирудэйарай.

 

В лабораторных экспериментах эндосомы получали наибольшее количество нанозондов, содержащих Герцептин. Лизосомы, выполняющие в клетке функцию сбора мусора и снижающие эффективность препарата, накапливали меньшую концентрацию наностержней.

 

Ирудэйарай считает, что процентное распределение лекарственного препарата соответствует распределению при традиционном лечении.

 

На следующем этапе работы Ирудэйарай собирается прикрепить к наночастице несколько лекарственных препаратов и проследить их распределение внутри клетки. Он также хочет определить время высвобождения лекарства из наночастиц после прикрепления их к клеткам опухоли.

 

 

По материалам Purdue University.

 

 

 


В избранное