Графеновые «ковры-самолеты» летят к раковым клеткам
NanonewsNet по материалам North Carolina State University:
‘Flying Carpet’ Technique Uses Graphene to Deliver One-Two Punch of Anticancer Drugs
Новый метод доставки лекарств разработан международной группой ученых из Университета штата Северная Каролина (North Carolina State University), Университета Северной Каролины в Чэпел-Хилл (University of North Carolina at Chapel Hill) и Китайского фармацевтического университета (China Pharmaceutical University). В качестве транспортного средства – «ковров-самолетов» – для последовательной доставки двух противоопухолевых препаратов к раковым клеткам исследователи использовали полоски графена.
Ученые связали два препарата – TRAIL и DOX – с полосками графена.
Так как TRAIL наиболее эффективен при доставке к наружной мембране раковой клетки, а Dox – при доставке к ядру,
исследователи хотели добиться последовательной доставки препаратов именно туда,
где они будут наносить клетке наибольший ущерб. (Фото: Zhen Gu)
Международная группа ученых разработала новый метод доставки лекарств, в котором в качестве транспортного средства – «ковров-самолетов» – для последовательного переноса двух противоопухолевых препаратов к раковым клеткам используются полоски графена. Эти препараты нацелены на разные части клетки, в которых они наиболее эффективны. Тандем препаратов работает лучше, чем любой из них, примененный в качестве монотерапии, что подтверждено в экспериментах на мышах с человеческим раком легких.
Кроме того, ученые установили, что противоопухолевый белок, TRAIL, может служить в качестве активной молекулы, обеспечивающей связывание с поверхностью раковых клеток, чего не было продемонстрировано ранее.
В этом исследовании ученые связали два препарата – TRAIL и доксорубицин (DOX) – с полосками графена. Графен представляет собой двумерный слой углерода толщиной всего в один атом. Так как TRAIL наиболее эффективен при доставке к наружной мембране раковой клетки, а Dox – при доставке к ее ядру, исследователи хотели добиться последовательной доставки препаратов именно туда, где они будут наносить клетке наибольший ущерб.
Dox физически связывается с графеном из-за сходства молекулярной структуры этого лекарственного средства и графена, а белок TRAIL – цепочкой аминокислот, то есть пептидом.
«Эти обогащенные лекарственными препаратами полоски графена вводятся в кровь в растворе, а затем распространяются с кровью как наноразмерные ковры-самолеты», – поясняет старший автор статьи о разработке, опубликованной в журнале Advanced Materials, доктор Чжэнь Гу (Zhen Gu) – Furin-Mediated Sequential Delivery of Anticancer Cytokine and Small-Molecule Drug Shuttled by Graphene.
Механизм действия «ковров-самолетов» основан на феномене повышенной проницаемости питающих раковые опухоли кровеносных сосудов. Повышенная проницаемость сосудов и обеспечивает активное проникновение лекарственных препаратов в опухоль.
Когда ковер-самолет входит в контакт с раковой клеткой, рецепторы на поверхности клетки связываются с белком TRAIL, после чего ферменты на поверхности клетки разрушают пептиды, связывающие TRAIL с графеном. Это позволяет клетке поглотить загруженный доксорубицином графен и оставляет TRAIL на поверхности, где он инициирует процесс гибели клеток.
После того как ковер-самолет оказывается «проглоченным» клеткой, кислая среда внутри клетки отделяет Dox от графена и дает ему возможность атаковать ядро.
Опосредованная протеазой фурином основанная на графене наносистема разработана для одновременной доставки ассоциированного с мембраной цитокина TRAIL (tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand) (ассоциированный с фактором некроза опухоли апоптоз-индуцирующий лиганд) и действующего внутри клетки низкомолекулярного препарата доксорубицин (DOX). TRAIL и DOX последовательно высвобождаются у плазматической мембраны и ядра, соответственно. (Рис. Advanced Materials)
«Мы показали, что TRAIL сам по себе может быть использован для связывания системы доставки лекарственного средства с раковой клеткой, без использования промежуточного вещества. Это то, чего мы не знали», – говорит доктор Гу. «А так как графен имеет большую площадь поверхности, этот метод повышает эффективность доставки TRAIL к его мишени на мембранах раковых клеток».
Исследователи протестировали свой метод ковра-самолета для доставки лекарств в доклинических испытаниях на раковых опухолях легкого человека (клеточная линия A549), перевитых лабораторным мышам. Он оказался значительно более эффективным, чем монотерапия Dox или TRAIL, или комбинация Dox и TRAIL, в которой пептидная связь между графеном и TRAIL не разрушается.
Сейчас ученые заняты поиском финансирования для проведения дополнительных доклинических исследований, чтобы усовершенствовать свой метод.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
15.01.2015