Генные инженеры разработали модульные наночастицы, которые можно легко настроить для воздействия на различные биологические объекты, такие как опухоли, вирусы или токсины. Поверхность наночастиц спроектирована так, чтобы вмещать в себя любые биологические молекулы. Это позволит адаптировать наночастицы для широкого спектра применений, начиная от адресной доставки лекарств и заканчивая нейтрализацией биологических агентов. Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.
Фармакологи, занимающиеся дизайном лекарственных препаратов, давно пытаются создать медикаменты, способные прицельно воздействовать на очаг заболевания, не накапливаясь в здоровых тканях. Особенно это актуально для химиотерапии злокачественных новообразований. Синтез молекул, доставляющих активное вещество в нужное место, позволит повысить продолжительность и эффективность действия препарата, снизив при этом побочные эффекты.
Команда ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего предложила метод создания молекул-курьеров, похожих на клеточную мембрану, на которую можно легко цеплять белки, нацеленные на необходимый объект. Раньше для каждого отдельного случая приходилось синтезировать индивидуальную молекулу-переносчик, в которую был встроен лекарственный препарат. С помощью новой технологии одну и ту же модульную основу наночастиц можно легко модифицировать, чтобы создать целый набор специализированных молекул. Авторы назвали технологию «Подключи и работай» (Plug and Play).
Модульные наночастицы состоят из биоразлагаемых полимерных ядер, покрытых генетически модифицированными клеточными мембранами. Ключом к их модульной конструкции является пара синтетических белков, известных как SpyCatcher и SpyTag. Они специально созданы для спонтанного — и исключительного — связывания друг с другом. Эта пара обычно используется в биологических исследованиях для объединения различных белков. Американские ученые использовали эту пару для создания системы для легкого прикрепления интересующих белков к поверхности наночастиц.
SpyCatcher встроен в поверхность наночастиц, а SpyTag химически связывается с интересующим белком, который находится на поверхности опухоли и вируса. Например, для нацеливания на опухоли SpyTag можно связать с белком, предназначенным для поиска опухолевых клеток, и этот связанный со SpyTag белок затем прикрепить к наночастице. Если мишенью становится конкретный вирус, нужно просто соединить SpyTag с белком, нацеленным на вирус, и прикрепить его к поверхности наночастиц.
Чтобы создать модульные наночастицы, исследователи сначала генетически сконструировали клетки эмбриональной почки человека (HEK) 293 для экспрессии белков SpyCatcher на их поверхности. Затем клеточные мембраны с этим белком изолировали, разбивали на более мелкие кусочки и наносили на наночастицы биоразлагаемого полимера. Затем их смешивали с биологически-активными белками, связанными со SpyTag. В этом исследовании ученые использовали два разных белка: один нацелен на рецептор эпидермального фактора роста (EGFR), а другой — на рецептор эпидермального фактора роста человека (HER2). Это онкометки, часто расположенные на поверхности различных раковых клеток.
Исследователи протестировали разработанные наночастицы на мышах с опухолями яичников. Наночастицы были загружены доцетакселом, химиотерапевтическим препаратом, и вводились мышам внутривенно каждые три дня. Лечение этими наночастицами подавляло рост опухоли, одновременно улучшая выживаемость. Медиана выживаемости у обработанных мышей составляла от 63 до 71 дня, тогда как медиана выживаемости необработанных мышей составляла от 24 до 29 дней.
Авторы работы заинтересованы в других потенциальных применениях этой технологии. «Поскольку у нас есть модульная основа наночастиц, мы можем легко прикрепить к поверхности нейтрализующий агент для нейтрализации вирусов и биологических токсинов. Существует также потенциал для создания вакцин путем прикрепления антигена к поверхности наночастиц с помощью этой модульной платформы. Это открывает двери для множества новых терапевтических подходов», — рассказал руководитель исследования Лянфанг Чжан из Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
