Циклические наноконтейнеры останавливают рост раковых клеток, не вредя здоровым

Терапия злокачественных опухолей зачастую осложняется устойчивостью раковых клеток к лекарствам и повреждением здоровых в процессе борьбы с онкологическим заболеванием. Разработка новых лекарств мало помогает в терапии опухолей, поскольку устойчивость развивается быстро, к тому же некоторые новые препараты «бессильны» против уже существующих мутаций. Ученые используют другие подходы: либо упаковывают лекарства в разные формы, которые позволяют использовать терапию более направленно и в меньших дозах, либо разрабатывают наноструктуры, которые сами по себе угнетают рост опухолевых клеток.

Группа ученых из Казанского федерального университета совместно с коллегами из Китая получила циклические макромолекулы с фрагментами аминокислот, способные предотвращать рост клеток рака молочной и предстательной железы, обходя при этом здоровые клетки. Более того, соединения можно использовать как контейнеры для лекарств, которые «открываются» только в опухоли, обходя здоровые клетки, а значит, не вредят им.

Ученые синтезировали циклические соединения с фрагментами аминокислот (L-триптофана и L-фенилаланина) и показали, что они могут выступать в роли наноконтейнеров для молекул флуоресцеина (светящегося красителя). По его свечению исследователи выяснили, что контейнеры, содержащие фрагменты L-триптофана, «открываются» в нейтральной и щелочной среде, оставаясь «закрытыми» в кислой. Наночастицы на основе циклических молекул с L-фенилаланиновыми остатками остаются закрытыми в любых условиях. Таким образом, и те, и другие высвобождают или удерживают молекулу красителя в зависимости от кислотности среды — это и есть химическая управляемость.

Полученные в этой работе соединения разрушали клетки аденокарциномы молочной железы MCF-7 и карциномы предстательной железы PC-3 – самых распространенных опухолей у женщин и мужчин соответственно. Возможно, что полученные соединения способны разрушать и другие виды раковых клеток. Но такие перспективы покажут дальнейшие работы.

Таким образом, комплексы наноконтейнера с флуоресцеином выполняют двойную функцию: терапевтическую и дозирующую. Они способны подавлять опухолевые клетки и одновременно выступать в качестве контейнера для контролируемого высвобождения потенциального лекарства. Это направление может стать основой для создания нового класса противоопухолевых систем – наночастиц с противоопухолевым действием, направленный дизайн строения которых сделает возможным управление активностью, избирательностью и биологической совместимостью наночастиц.

Чтобы лучше понять механизм этого явления, ученые создали компьютерную модель двух типов наноконтейнеров. Выяснилось, что связи между флуоресцеином и разными аминокислотными остатками в составе циклических структур обладают разной прочностью. При изменении кислотности среды меняется количество водородных связей, и молекулы флуоресцеина в зависимости от этого охотнее «соскакивают» с наночастиц или еще прочнее закрепляются в циклическом комплексе.

Источник: Научная Россия (https://scientificrussia.ru/)