ДНК наноносители доставят целенасочено токсичните лекарства до туморите

Изследователски екип от Университета в Монреал, Канада, създава нов клас наноструктури, в основата на които е ДНК и които са способни да доставят целенасочено противоракови лекарствени молекули до туморните клетки.

Наноконтейнерите

Проф. Алексис Вале-Белисл и колегите му от Университета в Монреал разработват нов тип наноконтейнери, в основата на които са триизмерни конструкции от ДНК вериги. Основната им задача е да доставят целенасочено противотуморни лекарства до раковите клетки. Молекулярните преносители, които са 20 000 пъти по-малки от човешки косъм, биват химически програмирани да доставят оптималната концентрация на лекарства.

Изследователите установяват, че триизмерните структури могат да бъдат сглобени от ДНК молекули, нишките на които са в състояние да проникнат в живите клетки, но да останат невидими за имунната система докато се придвижват през кръвния поток. Екипът разработва изкуствени преносители на медикаменти, които имитират естествения начин на поддържане на точна концентрация на лекарството по време на терапията.

Арно Дерозие, докторант в Монреалския университет, проектира два ДНК преносвача, които улавят строго измерен брой молекули на две лекарства.

>>>Създадоха ДНК машина, която открива различни патогени

Единият е предназначен за хинин, който се използва за лечението на малария. Другият е за доксорубицин, който се използва най-често за лечението на рак на гърдата и левкемия. Лекарството е токсично, но ефикасно.

След това изследователят показва, че изкуствените преносители могат да бъдат програмирани така, че да доставят и поддържат точната концентрация на лекарството.

„Интересно е още, че открихме и друго – как тези наноносители могат да бъдат използвани като резервоар за лекарство като по този начин се удължава ефектът му, но и се минимизира броят на дозите по време на самата терапия“, казва Арно Дерозие.

Друго сериозно предимство на изкуствените преносители е, че могат да бъдат насочени към части от тялото, където лекарството е най-необходимо, а това от своя страна ще намали повечето от множеството странични ефекти.

Тестването на наноконтейнерите върху мишки

Екипът илюстрира ефективността на създаденото от тях при мишки. Като използват предназначения за доксорубицин носител, учените показват, че специфичната формула задържа медикамента в кръвта 18 пъти по-дълго като в същото време намалява драстично освобождаването му до ключови органи като сърцето, белите дробове и панкреаса. Намалена е и кардиотоксичността. Резултатът е, че мишките остават здрави за по-дълъг период от време и страдат много по-малко от страничните ефекти на химиотерапията.

>>>Мащабен ДНК анализ разкрива нови особености на мутациите в раковите клетки

Проф. Алексис Вале-Белисл коментира, че другата важна характеристика на наноносителите е голямата им гъвкавост. „До момента сме демонстрирали принципа, по който работят, за две лекарства, но може да проектираме носителите за прецизно доставяне за широка гама терапевтични молекули. Наноносителите могат да се комбинират и с изкуствени липозомни носители, които сега се използват за доставянето на лекарства с различна скорост“, казва професорът в Катедрата по химия на Университета в Монреал.

Предстоят клиничните проучвания, които да потвърдят ефикасността на откритието. Според проф. Алексис Вале-Белисл могат да бъдат разработени наноконтейнери, които да доставят прецизно регулирани лекарства до други места в тялото и да увеличат максимално присъствието на медикамента на местата, където са открити туморите.

За историята на откритието и мотивацията на екипа

Сред основните начини лечението на едно заболяване да е успешно е доставянето и поддържането на терапевтична доза от лекарството в кръвта. Когато тази доза е по-ниска, ефективността намалява, когато е по-висока, се увеличават страничните ефекти. Затова и поддържането на оптимална концентрация на медикамента в кръвта продължава да бъде основното предизвикателство пред съвременната медицина.

Проф. Алексис вале-Белисл установява, че едва 50% от пациентите с различни видове рак получават оптималната доза лекарства по време на химиотерапията. И това е в основата на изследванията му затова как биологичните системи контролират и поддържат концентрацията на биомолекулите.

Това, което професорът и колегите му откриват, е, че живите организми използват транспортни протеини, които са програмирани да поддържат точна концентрация на специфични молекули.

„Например, хормоните, които произвежда щитовидната жлеза. Силата на взаимодействието между тези преносители и техните молекули определя точната концентрация на свободната молекула“, обяснява ръководителят на Изследователския отдел по биоинженерство и бионанотехнологии.

Така екипът се насочва към разработването на изкуствени преносители на лекарства, които имитират естествения ефект от поддържането на точна концентрация на лекарството по време на терапия.

Проучването и резултатите от него са публикувани в списанието Nature Communications.