Поймать на кислоту: уровень pH раковой клетки стал основой новой системы адресной доставки лекарств в онкотерапии

Научный коллектив НИТУ «МИСиС», СибГМУ и РНИМУ ми. Н.И.Пирогова обнаружил, что эффективность проникновения магнитных наночастиц с лекарством в опухоль зависит от уровня pH ее микроокружения (тканей). Результаты исследования помогут создать  онкотерапевтическое средство «точного попадания» и опубликованы в международном научном журнале Nanomedicine.

Магнитные наночастицы  оксида железа уже довольно давно используются учеными как перспективная платформа для адресной доставки лекарств по причине их большой площади поверхности и диапазона наноразмеров. Их можно визуализировать in vivo (в живом организме) с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) и обеспечить контролируемое высвобождение лекарства в нужном месте тела за счет переменного магнитного поля.

Тем не менее, до сих пор очень сложно осуществить выборочное накопление таких магнитных наночастиц  в опухоли после их введения. Чтобы управлять потоком неживых частиц более точно, ученые снабжают их различными «присадками» биологической природы — биополимерными оболочками, частями молекул, пептидами и тд. По словам Максима Абакумова, заведующего лабораторией «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС», самые современные системы доставки лекарств основаны на использовании наночастиц, которые «умеют» реагировать на микроокружение опухоли. Это так называемые биологически чувствительные наночастицы.

Они обычно покрыты биополимерами и соединены с молекулами, которые могут вызывать некоторый ответ тканей или клеток организма (например, связывание с опухолевыми клетками или высвобождение лекарства) только в условиях, характерных, специфичных для опухоли. Это могут быть гипоксия или кислотный pH. Таким образом, работа лекарства точно локализуется именно в опухоли.

Коллектив ученых из НИТУ «МИСиС», СибГМу, РНИМУ им. Н.И. Пирогова провел всестороннее исследование pH-управляемой доставки магнитных наночастиц, модифицированных  pHLIP  (короткий пептид, белковое соединение из аминокислот), обеспечивающий повышенный захват вещества в клетках только при пониженных значениях рН. Эксперименты прошли in vitro и in vivo (на мышиной модели рака груди). Для измерения pH опухоли in vivo была использован оригинальный метод измерения pH с помощью нанозонда.  Он применялся для оценки влияния степени кислотности опухоли на накопление магнитных наночастиц в опухоли.

 «Наш эксперимент in vivo показал, что магнитные наночастицы, соединенные с pHLIP, удерживаются примерно в 3 раза лучше в опухолевой ткани в сравнение с обычными наночастицами. Таким образом, мы можем сделать вывод, что препарат может выделяться из кровеносного сосуда, достигать зоны опухоли с кислым внеклеточным pH и связываться со злокачественными клетками, что подтверждается гистологическим анализом. Примечательно, что хотя такой нано-препарат попадает внутрь опухоли, неоднородность уровня pH в опухоли влияет на доставку, а именно на удерживание и накопление в ткани опухоли», — рассказал соавтор исследования, заведующий лабораторией «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС», к.х.н Максим Абакумов.

По словам разработчика, наилучшая эффективность поглощения достигается при слабокислом pH, который характерен для опухолевого микроокружения.  В настоящее время коллектив продолжает доклинические исследования полученной системы доставки лекарств.