Японские учёные разработали инновационную систему наноносителей, которая доставляет терапевтические антитела непосредственно к антигенам внутри раковых клеток. Это значительный шаг вперёд в улучшении таргетной терапии рака.
Как работает система
Используя металло-полифенольную сеть, система избегает эндосом, обеспечивая внутриклеточное нацеливание антител. Это приводит к подавлению роста опухоли и повышению противоопухолевой активности.
Используя металло-полифенольную сеть (МПН), система избегает эндосом, что позволяет антителам достигать клеток-мишеней внутри опухоли. Это подавляет рост опухоли и усиливает противоопухолевую активность.
Система описана в статье, опубликованной в журнале Journal of Controlled Release.
Антитела и их роль в терапии рака
Антитела — это Y-образные белки, которые производятся иммунной системой организма для идентификации и нейтрализации чужеродных веществ. Терапевтические антитела — это специально разработанные белки, которые нацелены на раковые клетки, распознавая уникальные маркеры или антигены на поверхности опухоли. Эти белки позволяют иммунной системе атаковать опухоли более эффективно, сохраняя при этом здоровые ткани.
Хотя терапевтические антитела доказали свою эффективность против рака, они демонстрируют ограниченную эффективность внутри клеток из-за неспособности пересекать клеточные мембраны и избегать захвата эндосомами — где молекулы оказываются в ловушке внутри эндосом (мембранных компартментов) внутри клетки.
Инновационная система наноносителей
Группа исследователей под руководством доцента Юто Хонды и профессора Нобухиро Нисиямы из Лаборатории химии и наук о жизни Института науки Токио (Science Tokyo), Япония, разработала инновационную систему наноносителей, загруженных антителами с использованием полифенолов — класса соединений, содержащихся в вине. Технология была разработана в сотрудничестве с Инновационным центром наномедицины, подразделением Института промышленного развития Кавасаки.
В исследовании описан дизайн полимерного наноносителя на основе металло-фенольной сети (МПН), который обеспечивает точную внутриклеточную доставку терапевтических антител в раковые клетки. Используя полифенолы, подход использует уникальный механизм для выхода из эндосом и доставки антител.
«Мы разработали наноноситель, используя полифенолы, полиэтиленгликоль (ПЭГ) и ионы металлов для инкапсуляции антител», — объясняет Хонда. «Оказавшись внутри клеток, сеть ионно-полифенольных групп запускает буферный эффект, который приводит к разрыву эндосом, высвобождая антитела в месте назначения».
Для создания системы наноносителей исследователи начали с конъюгации полифенольного соединения — таниновой кислоты (ТА) — с ПЭГ для получения ПЭГ-ТА. ПЭГ — это полимер с высокой биосовместимостью и скрытыми свойствами, которые придают системе стабильность. Затем соединения ПЭГ-ТА смешивали с хлоридом железа (Fe³⁺) и терапевтическим антителом для формирования комплекса МПН с загруженными антителами. Эти наноносители имели диаметр 30 нм, и их характеристики изучались с помощью флуоресцентной корреляционной спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии.
Эффективность доставки и клеточного поглощения была оценена in vitro, а противоопухолевая активность подтверждена in vivo на ортотопической модели лечения резистентного к терапии рака молочной железы у мышей. Результаты показали высокую стабильность наноносителей в кровотоке с повышенным поглощением опухолевыми клетками, что привело к уменьшению размера опухоли до 20% по сравнению с контрольной группой, не получавшей лечения.
Этот замечательный противоопухолевый эффект был обусловлен уникальным механизмом высвобождения антител. Когда наноносители поглощаются опухолевыми клетками, они оказываются в эндосомах. Внутренний кислый pH эндосом вызывает диссоциацию МПН от антител, а высвобожденные МПН запускают буферный эффект, который способствует притоку протонов и противоионов извне эндосомы. Это увеличивает осмотическое давление внутри и разрушает мембрану эндосомы. Как только эндосомы лопаются, высвобожденные антитела могут прикрепляться к антигенным мишеням внутри клетки.
Исследование продемонстрировало успешную доставку антитела против S100A4, восстанавливая активность белка-супрессора опухоли p53, что запускало гибель опухолевых клеток. Более того, эффекты наблюдались при минимальной токсичности.
«Наше исследование знаменует собой значительный шаг вперёд в разработке внутриклеточной терапии антителами следующего поколения», — заключает Хонда. «Некатионный, биосовместимый и системно вводимый дизайн нашей системы МПН может расширить её применение за пределы рака, прокладывая путь для разработки лекарств нового поколения».
Предоставлено Институтом науки Токио.