Новости химической науки > Ферритин доставляет протипоопухолевый агент по назначению

Онкобольным, проходящим курс фотодинамической терапии, приходится сталкиваться с необычным ограничением, которое является следствием особенностей лечения – им необходимо избегать прямых солнечных лучей в течение двух месяцев.

Дело в том, что светочувствительные соединения, которые вводят в их организм доктора, распределяются и по здоровым и по пораженным опухолью тканям, а солнечный свет может активировать эти соединения, приводя к тому, что они будут поражать и здоровые ткани. Однако теперь появилась возможность вложить большое количество светочувствительных молекул в оболочку из белка-ферритина и доставить их прямо в клетки опухоли.

В ходе фотодинамической терапии [photodynamic therapy (PDT)] пациентам вводят соединения, имеющие в своем составе фрагмент порфирина, ждут определенного времени, в течение которого молекулы достигают опухоли, после чего облучают пораженную ткань лазером. Фотосенсибилизаторы поглощают свет, передают энергию кислороду, в результате чего образуется синглетный кислород, весьма реакционная частица, уничтожающая все клетки, с которым контактирует.

Рисунок из ACS Nano 2013, DOI: 10.1021/nn402199g

Для повышения растворимости порфиринов в воде, а также для увеличения их способности распознавать клетки, химики попытались инкапсулировать порфирины в наночастицы – липосомы.

Наночастицы аккумулируются вокруг опухолей из-за того, что лежащие вокруг них кровеносные сосуды часто обладают меньшей плотностью, чем сосуды здоровой ткани. Однако такой подход не всегда успешен из-за того, что невозможно загрузить в наночастицы большое количество светочувствительных молекул, что понижает эффективность лечения.

Цзинь Се (Jin Xie), специалист по материаловедению из Университета Джорджии с коллегами решил получить растворимые наночастицы, которые могли бы вместить большее количество мфотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии. Для этого они решили вложить фотосенсибилизатор гексадекафторфталоцинанин цинка в белок ферритин, который изучался ими ранее в качестве переносчика агентов для хемотерапии.

Ферритин, который можно найти практически в каждом живом организме на Земле, состоит из 24 субъединиц, образующих полую наноструктуру. В клетках эта полость заполнена ионами железа, однако полый ферритин можно заполнить любыми другими молекулами. Как отмечает Се, даже с полезной нагрузкой диаметр наноструктуры составляет 18 нм, что понижает вероятность отторжения комплекса иммунной системой человека.

Для того, чтобы наночастицы ферритина могли распознать опухолевые ткани, исследователи привили к внешней оболочке ферритинового контейнера небольшой пептид, известный как RGD4C, который связывается с рецепторами, обычно характерными для клеток опухоли. Частица из ферритина загружается молекулами фотосенсибилизаторами более плотно, чем известные ранее переносчики – в новой системе фотоактивные молекулы составляют 60% от ее массы, в то время, как для старых систем полезная загрузка фотосенсибилизаторами едва ли составляла 10%.

Для проверки ферритиновых частиц-переносчиков исследователи прикрепили к наночастицам молекулы красителя, ввели с помощью инъекции в организм мыши, под кожей которой находились клетки опухоли головного мозга человека. Исследователи наблюдали, что наночастицы селективно аккумулируются в опухоли и не попадают в здоровую ткань. После облучения лазером локализации опухоли рост опухоли существенно замедлялся – скорость ее роста в подопытных животных, в организм которых вводили ферритиновые системы, была на 84% ниже, чем у животных, не получавших такого лечения.

Источник: ACS Nano 2013, DOI: 10.1021/nn402199g

метки статьи: #биохимия, #медицинская химия, #молекулярная биология, #нанотехнологии, #химия полимеров