Наночастицы повысят эффективность препаратов от рака, болезни Альцгеймера и ожирения
Исследователи из университета Джорджии – доцент Шанта Дхар (Shanta Dhar) и ее аспирант Шон Маррак (Sean Marrache) – разработали метод использования наночастиц для доставки препаратов внутрь клетки, непосредственно в митохондрии. В экспериментах на клеточных культурах этот подход значительно повышал эффективность воздействующих на митохондрии препаратов, используемых в терапии рака, болезни Альцгеймера и ожирения.
Авторы изготовили наночастицы из биоразлагаемого полимера, одобренного Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США для применения в медицинских целях, и использовали их для инкапсуляции нескольких лекарственных препаратов. Эффективность получившихся комплексов протестировали на клеточных моделях различных заболеваний.
Митохондрия имеет две мембраны, разделенные интерстициальным пространством. Внешняя мембрана пропускает исключительно молекулы определенного размера, тогда как внутренняя мембрана – только молекулы, несущие определенный электрический заряд.
Для преодоления этого двойного барьера ученые создали библиотеку наночастиц и тестировали их до тех пор, пока не определили оптимальный для проникновения внутрь митохондрий диапазон размеров (64-80 нанометров) и оптимальный поверхностный заряд: +34 милливольта.
Для оценки эффективности разработанной системы в отношении злокачественных клеток в наночастицы был инкапсулирован препарат лонидамин, подавляющий продукцию энергии в митохондриях, а также, отдельно, одна из форм обладающего антиоксидантным действием витамина Е.
Эксперименты на культурах раковых клеток продемонстрировали, что прицельная доставка в митохондрии повышает эффективность препаратов более чем в 100 раз по сравнению с системным введением и в 5 раз – по сравнению с комплексами с наночастицами, тропными к поверхности клеток.
Природное соединение куркумин обладает способностью подавлять формирование бляшек из белка бета-амилоида, являющееся основным симптомом болезни Альцгеймера. Однако он быстро деградирует на свету и в очень короткие сроки разлагается в организме. Воздействие куркумина, инкапсулированного в проникающие внутрь митохондрий полимерные наночастицы, повысило выживаемость клеток мозга в культуре в присутствии соединения, стимулирующего формирования амилоидных бляшек, почти до 100%. При внесении в культуру чистого куркумина этот показатель составляет 67%, а при использовании комплекса куркумина и наночастиц, доставляющих его к клеточной поверхности, – 70%.
В рамках еще одного эксперимента исследователи инкапсулировали внутрь наночастиц препарат для лечения ожирения 2,4-DNP (2,4-динитрофенол), снижающий эффективность процесса продукции энергии в митохондриях. Воздействие этого комплекса подавляло синтез жиров в культуре преадипоцитов на 67% по сравнению с клетками, обработанными чистым препаратом, и на 61% по сравнению с клетками, обработанными комплексом препарата с наночастицами, тропными к клеточной поверхности.
По словам авторов, множество заболеваний ассоциировано с нарушениями работы митохондрий, однако очень часто препараты, влияющие на функционирование этих органелл, не способны достичь своей цели. В то же время, манипуляции над молекулярной структурой лекарственных веществ могут отрицательно сказаться на их эффективности, тогда как прицельная доставка внутрь митохондрий является оптимальным способом ее повышения.
В настоящее время разработчики тестируют новую систему на грызунах и утверждают, что предварительные результаты весьма обнадеживают.
Статья Sean Marrachea и Shanta Dhar Engineering of blended nanoparticle platform for delivery of mitochondria-acting therapeutics опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of Georgia:
UGA researchers boost efficacy of drugs by using nanoparticles to target ‘powerhouse of cells’.
24.09.2012