На протяжении десятков лет исследователи работают над созданием наночастиц, которые доставляют лекарства от рака непосредственно к опухоли, минимизируя токсические эффекты химиотерапии. Впрочем, даже при использовании лучших из разработанных наночастиц всего лишь около одного процента лекарства достигает намеченной цели. Сегодня команда ученых из МИТ (MIT), Sanford-Burnham Medical Research Institute и Университета Калифорнии в Сан Диего (University of California at San Diego (UCSD)) спроектировали новый способ доставки лекарств, где первая волна наночастиц «обтачивает» опухоль , затем гораздо большая вторая волна наночастиц распыляет противораковый препарат. Это скоординированное взаимодействие между наночастицами, обеспечиваемое собственной биохимией тела, форсирует доставку лекарств к опухолям более чем в 40раз (тесты на мышах).

Исследователи утверждают, что новая стратегия позволит повысить эффективность большого количества лекарств от рака и других заболеваний. Команда из различных институтов находится под руководством представителя МИТ (MIT) Сангита Батия (Sangeeta Bhatia), кто также является членом (MIT-Harvard Center of Cancer Nanotechnology Excellence, part of the National Cancer Institute's Alliance for Nanotechnology in Cancer) Данное исследование описано в монографии, опубликованной в журнале «Естественные Материалы» (Materials («Nanoparticles that communicate in vivo to amplify tumour targeting»)). Майкл Сейлор (Michael Sailor) из UCSD и Эркки Руослати (Erkki Ruoslahti) из Sanford Burnham Institute, старшие члены Alliance for Nanotechnology in Cancer также принимали участие в исследовании.

Доктор Батия и ее сотрудники черпали вдохновение из сложных биологических систем, в которых множество компонентов работают слаженно вместе для достижения общей цели. Например, иммунная система функционирует благодаря высокоорганизованной кооперации между различными типами клеток. В данном случае, разработанный метод базируется на свертываемости крови – серии реакций запускающихся, когда тело сигнализирует крови о ране. Протеины крови, выступающие в роли свертывающего фактор, запускает сложную серию шагов для формирования пробок из фибрина, которые помогают «закрыть» порез и предотвратить потерю крови.

Для использования передающей силы этой цепочки событий ученым необходимо два типа наночастиц – приемные и передающие. Передающие частицы, которые формируют первую волну, покидают кровоток и достигают месторасположения опухоли посредством крошечных отверстий в кровеносной системе, которые, как правило, окружают опухоли (тем же путем большинство наночастиц достигают своего назначения). Когда частицы достигают опухоли, первая волна частиц заставляет тело сигнализировать, что на месте опухоли находится рана. Наночастицы вырабатывают тепло и притягивают протеин, повышающий свертываемость крови.

Приемные наночастицы покрыты протеином, который связывается с фибрином. Он доставляет их к месту, где кровь активно сворачивается. Частицы второй волны переносят лекарство, которое они активизируют, приближаясь к опухоли.

При испытаниях на мышах, система сообщающихся наночастиц могдла доставить в 40 раз больше широко используемого противоракового препарата доксорубицина (doxorubicin), чем простые несообщающиеся наночастицы. Исследователи увидели соответственно возросший терапевтический эффект при лечении опухолей у мышей при лечении с использованием сообщающихся наночастиц.

Для продолжения клинических испытаний и решения правовых вопросов доктор Батия и ее коллеги разрабатывают методы замещения компонентов сообщающихся наночастиц уже проверенными и протестированными на людях лекарственными препаратами от рака. Например, лекарства, которые возбуждают свертываемость в месте опухоли могут заменить сигнальные частицы, использованные в исследовании.