Ученые Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology – MIT) и больницы Brigham & Women’s Hospital показали, что противораковый препарат Цисплатин гораздо более эффективен и безопасен в заключенной в наночастицу форме. Производное цисплатина избирательно доставляется наночастицей в клетки рака предстательной железы и активируется при взаимодействии со своей мишенью.

3-D изображение Цисплатина (web.mit.edu)

Новая частица позволила исследователям успешно сократить размер опухолей у мышей, используя всего одну треть обычного количества Цисплатина, необходимого для достижения того же эффекта. Это может помочь снизить серьезные побочные эффекты препарата, проявляющиеся поражением почек и нервной системы.

В 2008 году ученые показали, что наночастицы работают на раковых клетках, выращенных в лаборатории. Теперь, когда продемонстрирована их эффективность на животных моделях, они надеются перейти к клиническим испытаниям.

«На каждом этапе, возможно, будут появляться новые препятствия, но нужно просто продолжать работу», – говорит Стивен Липпард (Stephen Lippard), профессор химии и старший автор статьи, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Старшим автором статьи является также и директор лаборатории наномедицины и биоматериалов Brigham & Women’s Hospital доцент Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School) Омид Фарохзад (Omid Farokhzad).

Цисплатин, используемый в клинической практике с конца 70-х годов, вызывает гибель раковых клеток, образуя сшивки их ДНК. Несмотря на серьезные побочные эффекты, около половины всех раковых больных получают Цисплатин и другие препараты платины.

Другой проблемой, связанной с Цисплатином, является его относительно короткое время циркуляции в крови. Всего около 1% получаемой пациентом дозы достигает ДНК раковых клеток, и около половины этого количества выделяется из организма в течение часа.

Чтобы увеличить время циркуляции, ученые решили заключить производное Цисплатина в гидрофобную наночастицу. Сначала они модифицировали препарат, который, как правило, проявляет гидрофильные свойства, двумя молекулами капроновой (гексановой) кислоты – органическими фрагментами, отталкивающими воду. Это позволило им инкапсулировать получившийся предшественник препарата  – форму, не проявляющую активности до попадания в клетку-мишень – в наночастицу.

При таком подходе гораздо большее количество препарата достигает опухоли, так как снижается его инактивация в крови. Ученые установили, что время циркуляции наночастиц составило около 24 часов, что, по крайней мере, в 5 раз больше, чем у не инкапсулированного Цисплатина. Кроме того, такой Цисплатин меньше накапливается в почках.

Чтобы помочь наночастицам достичь своей цели, ученые покрыли их молекулами, связывающимися с PSMA (простатическим специфическим мембранным антигеном, ПСМА), белком, находящимся на поверхности большинства клеток рака простаты.

После демонстрации повышенной продолжительности циркуляции наночастиц они протестировали их эффективность на мышах с имплантированными опухолями простаты человека. За 30 дней наночастицы уменьшали размер опухолей настолько же, насколько и обычный Цисплатин, но при назначении всего 30% его дозы.

«Они очень изящно показали не только повышение эффективности, но и снижение токсичности», – комментирует работу Мансоор Амиджи (Mansoor Amiji), руководитель кафедры фармацевтических наук Колледжа медицинских наук Бувэ (Bouvé College of Health Sciences) Северо-восточного университета (Northeastern University), не принимавший участия в исследовании. «Используя наночастицу, можно назначать больному более высокие дозы препарата, достигая при этом лучших терапевтических результатов и меньше опасаясь побочных эффектов».

Этот тип конструкции наночастицы может быть легко адаптирован для транспортировки других видов химиотерапевтических средств или даже нескольких препаратов одновременно. Мишенями таких наночастиц могут быть и другие раковые опухоли, если их клетки несут на своей поверхности известные рецепторы. Один из примеров – рецептор Her-2, в изобилии встречающийся при некоторых типах рака молочной железы, объясняет Липпард.

Наночастицы имеют ту же конструкцию, что и разработанные Фарохзадом и профессором MIT Робертом Лангером (Robert Langer), с помощью которых доставляется противораковый препарат Доцетаксель. Первая фаза клинических испытаний для оценки этих наночастиц началась на прошлой неделе и проводится BIND Biosciences.

«Прежде чем начнутся клинические испытания несущих Цисплатин наночастиц, нужны дополнительные исследования на животных», – говорит Фарохзад. «Если результаты окажутся перспективными, мы надеемся перейти к испытаниям на людях в течение ближайших трех лет».

Аннотация к статье: Engineering of self-assembled nanoparticle platform for precisely controlled combination drug therapy