Рак: "Інтелектуальна доставка наркотиків" вже в дорозі
Нові дослідження прокладають шлях до доставки протипухлинних препаратів у пухлини з рівнем точності, якого ніколи не бачили раніше.
Нова система “інтелектуальної доставки ліків” використовує нанокапсулу, яка розряджатиме навантаження ліками лише тоді, коли зустріне два сигнали пухлини у правильній послідовності.
Стаття про “доказ принципу” - тепер опублікована в журналі Хімічна наука - описує, як система успішно працювала у відповідь на послідовність двох станів, що виникають всередині пухлин.
Першою умовою було підвищення рівня кислотності за певний поріг, а другою - наявність речовини, яка називається глутатіон, рівень якої вищий у певних типів пухлин.
Виконання цих двох умов - у точному порядку - повідомляє нанокапсулу про те, що вона потрапляє у „багатоступінчасте мікросередовище пухлини”, змушуючи її звільнити своє лікарське навантаження. Якщо воно відповідає лише одній умові або виконує їх у зворотному порядку, препарат не вивільняє.
Старший автор дослідження Вей-Хун Чжу, професор хімії у Східно-Китайському університеті науки і техніки в Шанхаї, та його команда тестували систему спочатку в лабораторних клітинах, а потім на живих мишах.
«Ліки нового покоління»
Нанокапсула випускає унікальні флуоресцентні маркери - один, коли він відповідає першій умові, а інший, інший, коли відповідає другій, - що означає, що за ходом доставки ліків можна точно спостерігати, як це відбувається.
Це відкриває можливість використання системи як «розумного флуоресцентного датчика» для більш точної діагностики.
Професор Чжу каже, що він та його колеги вважають, що дослідження призведе до "ліків нового покоління", які можна запрограмувати на логічну реакцію на конкретні стимули.
Однією з причин того, що їх нова система піднімає доставку ліків на інший рівень, є те, що вона використовує "логіку І на основі послідовності", а не АБО логіку для ініціювання вивільнення наркотиків.
Система доставки, яка використовує логіку АБО, вивільняє препарат, коли він відповідає будь-якій з умов, на які запрограмований реагувати.
З іншого боку, за допомогою логіки AND на основі послідовності, система вивільняє препарат лише тоді, коли обидві умови виконуються в правильній послідовності.
Вчені припускають, що такий підхід краще захищає препарат від "руйнівного середовища та небажаних взаємодій" і забезпечує більш точне спрацьовування вивільнення "за потреби".
Як це працює
Хоча зручно описувати систему доставки ліків як "нанокапсулу, що закриває навантаження на наркотики", це не суворо працює.
Система насправді складається з довгих молекул, що складаються з трьох частин. Перший видає флуоресцентний сигнал, другий - «проліки», а третій - довгий «полімерний хвіст». Проліки метаболізується в протипухлинний препарат, коли він вивільняється.
Він реагує “надчутливо” на зміну рН або кислотності. І коли він рухається з кровотоку (де кислотність нижча) до середовища пухлини (де кислотність вища), він відчуває падіння рН.
Хоча рН перевищує запрограмований поріг, довгі молекули утворюють форму, яку називають «міцелою». Це нагадує сферу, з усіма полімерними хвостами зовні і флуоресцентними блоками в центрі. У цьому утворенні флуоресцентний сигнал пригнічується.
Але коли міцела потрапляє в середовище, в якому рН опускається нижче певного порогу, утворення відміняється і довгі молекули розпускаються.
Перше, що відбувається, це те, що флуоресцентний сигнал більше не буде придушуватися і може бути виявлений. Це вказує на те, що перша умова логіки І (падіння рН) дотримана.
Вивільнення довгих молекул дозволяє, якщо друга умова буде виконана, мати ефект. У цьому випадку вплив глутатіону перериває зв'язок між довгою молекулою та проліком. Після запуску проліки вільно метаболізується в активний протипухлинний препарат.
Два флуоресцентних сигналу
Втрата проліки означає, що довга молекула стає коротшою, спричиняючи зміну «кольору» або довжини хвилі флуоресцентного сигналу - який все ще випромінюється - «від зеленого до фіолетово-червоного». Це сигналізує про те, що друга умова логіки І виконана у правильній послідовності.
Автори зазначають, що ця флуоресценція з двома хвилями робить систему "придатною для проведення тривимірного біовізуалізації в режимі реального часу", яка може бути "потужним інструментом для точної діагностики захворювань, особливо при підозрілих ураженнях".
Коли команда протестувала систему в клітинах і на живих мишах, вона виявила, що вона демонструє "чудову багатоступеневу здатність до націлювання на пухлину". У мишей він також продемонстрував "значне посилення протипухлинної активності […], майже знищуючи пухлину".
"Цей нанозонд із сенсом логіки є прототипом для розробки інтелектуальних біосенсибілізаторів in vivo для точних програмованих систем доставки ліків".
Проф. Вей-Хун Чжу
