Создана двухэтапная система доставки противоопухолевых препаратов
В Институте биофизики будущего МФТИ разработали полностью генетически кодируемую двухэтапную систему доставки лекарств, которая позволяет направлять противоопухолевый препарат непосредственно в опухоль и тем самым существенно снизить его негативное воздействие на здоровые ткани. В отличие от большинства ранее предложенных решений, основанных на синтетических наночастицах, новая платформа целиком состоит из биологических компонентов и самостоятельно собирается из белков. Такой двухстадийный подход применяется для адресной доставки лекарств впервые. Работа, открывающая возможности для более безопасной и эффективной онкотерапии.
За последние десятилетия нанотехнологии сыграли важную роль в развитии систем адресной доставки лекарств и значительно продвинули лечение тяжелых заболеваний, включая рак. Такие системы способны повышать эффективность терапии, точечно воздействовать на опухолевые клетки, снижать общую токсичность и контролировать высвобождение препарата. Однако широкое клиническое применение по-прежнему ограничено рядом проблем: химический синтез наночастиц часто оказывается сложным, плохо воспроизводимым и трудно масштабируемым для массового производства.
Предложенная авторами стратегия генетически кодируемой системы адресной доставки лекарств позволяет одновременно решить две ключевые проблемы наномедицины: низкую эффективность накопления нанопрепаратов в опухоли и трудности, связанные с их воспроизводимым и масштабируемым производством. В отличие от химически синтезируемых наночастиц, в основе новой платформы лежат самособирающиеся белковые наноконструкции — структуры, которые, по аналогии с вирусными капсидами, формируются из отдельных субъединиц строго по заданной генетической программе. Такой подход обеспечивает высокую однородность получаемых частиц, хорошую воспроизводимость и потенциально более доступное производство.
«Наша работа посвящена разработке принципиально новой стратегии доставки лекарств на основе самособирающихся белков экстремофильных бактерий Thermotoga maritima. Более того, самособирающиеся белковые наночастицы, природные «нанокапсулы», были впервые применены нами как полноценный носитель терапевтического препарата in vivo», — рассказала один из авторов разработки, заведующая лабораторией биохимических исследований канцерогенеза МФТИ, доктор биологических наук Виктория Шипунова.
По словам ученого, принцип работы новой системы адресной доставки заключается в следующем: сначала в организм вводится безопасный белковый модуль, который избирательно накапливается в опухоли и «помечает» раковые клетки. Затем к этим заранее размеченным мишеням точечно доставляется противоопухолевый препарат — доксорубицин, упакованный внутрь белковых наночастиц.
Ключевой элемент системы — инкапсулин, прочная сферическая белковая наночастица, происходящая из термофильной бактерии Thermotoga maritima. Эти бактерии обитают в экстремальных условиях — вблизи гидротермальных источников и вулканических жерл на дне океана, где температура среды может превышать 80 °C. Благодаря такой среде обитания их белки отличаются исключительной стабильностью, устойчивостью к нагреву, изменению pH и ферментативному разрушению, что делает инкапсулины особенно привлекательными в качестве носителей лекарственных препаратов.
«Белковые наночастицы позволяют принципиально иначе подойти к задаче их производства. Они самостоятельно собираются по заданной генетической программе, эффективно нарабатываются в бактериальных системах и легко встраиваются в уже существующие биотехнологические процессы», — отметила Виктория Шипунова.
По словам ученых, такие носители не требуют сложного химического синтеза — их можно производить на стандартных белковых биореакторах, так же как многие современные биофармацевтические препараты. Это делает технологию существенно более реалистичной с точки зрения масштабирования и последующего внедрения в практическую медицину.
Источник: Пресс-служба Минобрнауки РФ