Международная группа ученых разработала метод борьбы с опухолями при помощи гидрогеля из бактериофагов и золотых наночастиц. Отчет о работе опубликован в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Исследователи из Японии, Германии и США решили использовать бактериофаги в разработке наноплатформы для прицельного выявления и терапии злокачественных новообразований. Преимущества этих вирусов как функциональных наночастиц заключаются в том, что они просто и недорого производятся, устойчивы к внешним воздействиям, не патогенны для эукариот и способны целенаправленно соединяться с определенным типом клеток. Кроме того, в них можно встроить другие наночастицы, которые необходимо высвободить по прибытии в опухоль.
При смешивании с коллоидными золотыми наночастицами бактериофаги спонтанно организуются в гидрогелевую сетевидную фрактальную структуру. С помощью частиц золота исследовали соединили бактериофаги с теплочувствительными липосомами (сферами из липидных мембран), которые способны переносить и выделять различные диагностические и фармакологические вещества. Для работы выбрали липосомы, которые высвобождают свое содержимое при температуре выше 40 градусов Цельсия. В оболочечный белок фага рIII встроили пептидную последовательность, селективно соединяющуюся с рецепторами на поверхности раковых клеток.
На первой стадии эксперимента ученые убедились, что липосомы сохраняют теплочувствительность при связывании с фагом. Для этого они «нагрузили» липосомы в гидрогеле флуоресцентным веществом кальцеином и нагрели их лазером. При температуре 42 градуса Цельсия весь кальцеин выделился из липосом в течение 10 минут. Затем результат воспроизвели на платформе из агарозного геля, имитирующего опухолевую ткань.
После этого исследователи проверили способность фага, соединенного с золотом и липосомами, к связыванию с клетками-мишенями. В эксперименте in vitro полученная наноплатформа успешно «обнаружила» клетки карциномы, рецепторы которой соответствовали лиганду на оболочке бактериофага.
Затем полученную наноплатформу испытали на мышах с раком груди. Движение частиц к опухоли и накопление гидрогеля в ней отследили, поместив в липосомы флуоресцентный маркер. Это позволило не только убедиться в прицельном связывании наноплатформы с раковыми клетками, но и подтвердить ее пригодность для неинвазивной визуализации опухоли.
Еще в одном эксперименте с помощью наноплатформы из бактериофага, наночастиц золота и теплочувствительных мезопористых кремниевых наночастиц ученые успешно доставили противораковый препарат доксорубицин в опухоли груди и простаты у мышей, вызвав уменьшение объема новообразования.
Исследователи подчеркивают, что разработанная методика универсальна, и может применяться для диагностики и лечения различных видов опухолей.
Олег Лищук
