Нанороботы, способные доставлять полезную нагрузку в виде лекарственных препаратов и других агентов, уже много лет изучаются как инструменты терапии рака. В ходе одного из последних достижений специалисты Universite de Montreal (UdeM) создали из фрагментов ДНК нанороботов способных переносить лекарства. Их размер в 20 тыс. раз меньше толщины волоса человека. Об этом сообщает пресс-релиз вуза.
При доставке лекарств мышам DNA-роботы смогли удерживать лекарство в крови в 18 раз дольше, чем традиционная система доставки, что доказывает их эффективность в борьбе с онкологией и другими заболеваниями.
Доставка лекарств к цели
Как правило, лекарства от рака воздействуют на организм "без разбора". При химиотерапии неизбежно поражаются здоровые клетки сторонних органов, что приводит к огромному количеству побочных эффектов. Кроме того, через какое то время пациенты вынуждены принимать повторные дозы, поскольку большинство препаратов разрушаются, попадая в кровь.
Наноботы могут решить эту проблему, защищая лекарство до тех пор, пока оно не будет доставлено к намеченной цели. Эти миниатюрные механизмы могут перемещаться непосредственно к опухоли и рационально направлять терапевтическую нагрузку именно туда, где она необходима, без сопутствующего ущерба.
Именно поэтому команда под руководством профессора UdeM Алексиса Валле-Белисле предложила потенциальное решение с помощью нанотехнологий, вдохновленных биологией. Они разработали транспортеры лекарств на основе ДНК, которые имитируют способность белковых транспортеров, обнаруженных в живых организмах, поддерживать точную концентрацию определенных молекул в организме.
"Нам удалось обнаружить, что живые микроорганизмы используют транспортные белки, нацеленные на точное сохранение концентрации основных лигандов , например, гормонов щитовидной железы. При этом сила взаимодействия между такими рецепторами и их лигандами регулирует степень концентрации свободных молекул", - рассказывает доцент кафедры химии UdeM Алексис Валле-Белисл.
Команда разработала два транспортера на основе DNA: один для хинина, лекарства от малярии, а другой для доксорубицина, препарата от онкологии груди и лейкозов.
Специалисты обнаружили, что такие искусственные нанотранспортеры можно быстро запрограммировать для доставки любого лекарства в организм человека. Кроме того, такие транспортеры могут использоваться в качестве микрорезервуаров для препаратов, позволяющих минимизировать дозировку. Ученые заявили, что их можно направлять практически в любые участкам тела, эффективно снижая побочные эффекты лекарств.
Снижение уровня кардиотоксичности у мышей, обработанных нанотранспортерами
Для демонстрации эффективности новой технологии ученые провели исследования in-vivo на мышиных моделях. Оказалось, что нанотранспортер доксорубицина способен в 18 раз дольше удерживать лекарство в крови по сравнению с традиционными методами доставки. Кроме того, такой способ предотвращает просачивание лекарства к другим органам, включая сердце и легкие, и сохраняет здоровье грызунов, что подтверждается нормальным приростом веса животных.
"На данный момент мы продемонстрировали принцип работы этих нанотранспортеров для двух разных лекарств. Но благодаря высокой программируемости химического состава ДНК и белков, теперь можно создавать такие транспортеры для точной доставки широкого спектра терапевтических молекул", - говорит профессор Алексис Валле-Белисл.
Нанотранспортеры для терапии лейкозов?
В ближайшее время команда планирует перейти к клиническим исследованиям, чтобы подтвердить эффективность своей технологии. Учитывая, что нанотранспортеры доксорубицина способны переносить лекарство, они могут стать оптимальным решением для терапии онкологических заболеваний крови.
"Мы считаем, что подобные нанороботы могут быть использованы для доставки лекарств в различные части нашего организма, а также для максимального воздействия на опухоли и метастазы. Это позволит значительно улучшить качество лечения и снизить побочные эффекты", - говорит профессор Алексис Валле-Белисль.
Результаты нового исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.
