Чтобы остановить рак, не обязательно создавать антитела к конкретным раковым клеткам. Липидные нанопузырьки с ядом, созданные американскими медиками, способны распознавать рост новых сосудов в метастазах и уничтожать их благодаря особому белку, входящему в состав оболочки «нанобомбы».
«Если баобаб не распознать вовремя, потом от него уже не избавишься. Он завладеет всей планетой». Примерно то же самое можно сказать о большинстве злокачественных опухолей, в наше время ставшей одной из основных проблем человечества. И хотя по общей смертности онкология все равно уступает сердечно-сосудистым заболеваниям, страх перед агрессивными новообразованиями от этого меньше не становится.
В последние двадцать лет к почти вековому опыту хирургии, радио- и химиотерапии присоединилась иммунология, привнесшая в борьбу с раком клеточные вакцины и моноклональные антитела. И тот, и другой методы уже хорошо зарекомендовали себя, но необходимость искать всё новые и новые средства борьбы не исчезает. В последнее время эти поиски всё чаще проводятся в наномире.
Давид Череш и его коллеги из Университета Калифорнии в Сан-Диего предложили воспользоваться наночастицами, избирательно связывающимися с новообразованными сосудами.
Внутри каждого из шаров диаметром около 100 нанометров находится доксорубицин — химиотерапевтический агент, обладающий высокой токсичностью. Хотя он известен с 1960-х годов и широко используется в онкологии, традиционная проблема адресной доставки для него наиболее актуальна. Доксорубицин настолько токсичен, что даже небольшое превышение концентрации может привести к очень неприятным побочным реакциям.
Традиционно проблема адресной и высокоточной доставки решается с помощью антител — белков-иммуноглобулинов, обладающих способностью избирательно и очень прочно связываться с молекулой-мишенью — антигеном.
Обычно в роли антигена выступают чужеродные белки и пептиды бактерий или вирусов, а при аутоиммунных заболеваниях — собственные молекулы организма. Современные технологии позволяют создать антитело к любому возможному антигену, что уже нашло свое применение и в онкологии.
Череш и его коллеги воспользовались одной из «самых старых» бионанотехнологий — липосомами.
Эти нанопузырьки, по сути, представляют из себя крошечные мембранные органеллы, биологически совместимые с любым организмом. Ещё до активного внедрения в медицинскую науку похожих на футбольный мяч фуллеренов и прочих наночастиц липосомы уже использовались как контейнер для доставки лекарственных препаратов. Например, их способность быстро сливаться с любыми клетками очень помогает в косметологии.
Онкологам пришлось немного усовершенствовать метод. Во-первых, сделать пузырьки более стабильными, а во-вторых — добавить в их состав «якорную молекулу», обеспечивающую адресное связывание.
При этом Черешу удалось обойтись без трудоемкого производства антител.
Дело в том, что в нашем организме контакт и взаимное узнавание клеток происходит с помощью многочисленных молекул межклеточного взаимодействия. Самые распространенные среди них — семейство интегринов, значительная часть которых расположена на эндотелии, выстилающем внутреннюю поверхность сосудов. Благодаря интегринам циркулирующие клетки «узнают», где им нужно остановиться, прикрепиться, а если есть необходимость, то и выйти из сосуда в ткани.
В данном случае мишенью стал интегрин ανβ3, в значительно большей концентрации встречающийся на эндотелии растущих сосудов опухолей. Адресно связывающийся с этим интегрином белок RGD уже был опробован онкологами при диагностике и исследовании опухолей. Теперь RGD включили в стенку липосомы, также состоящей из дистеаролфосфотидилхолина, холестерола, дистеролфосфатидилэтаноламина и прочих композитов жирных кислот, названия которых иногда можно встретить на баночке с обычным ночным кремом.
Введение липосом мышам оказалось особо эффективным для борьбы с вновь образующимися очагами — метастазами.
Учёные считают, что это связано с тем, что основная опухоль уже обладает развитой сетью сосудов, в то время как в метастазах как раз идёт активный рост, связанный с увеличенной концентрацией на поверхности клеток «мишени» вышеупомянутого интегрина.
Череш отметил, что этот метод позволил снизить концентрацию доксорубицина в 15 раз, и это при том, что препарат продолжали вводить в общий кровоток, а не в конкретную артерию, снабжающую опухоль. Результаты работы опубликованы в последнем номере Proceedings of the National Academy of Sciences.
Учёные отмечают, что их работа стала не только очередным вкладом в борьбу с раком, но ещё раз подтвердила необходимость поиска «маркеров» — специфических белков и других молекул на поверхности клеток, характерных именно для опухоли. Ведь помимо своей диагностической ценности они могут стать следующей удобной мишенью для новых «умных бомб»; именно так назвали свое нанодетище американские онкологи.