Исследователи Научно-технологического университета «Сириус» создают наносистему для эффективной диагностики и терапии рака.
Проект «Разработка мультифункциональных биомиметических наноплатформ для тераностики онкологических заболеваний» реализуется при поддержке Государственной программы научно-технологического развития федеральной территории Сириус и регионального конкурса Российского научного фонда (РНФ).
В структуре смертности населения Российской Федерации злокачественные новообразования занимают второе место, уступая лишь болезням системы кровообращения. Успешная терапия осложняется многофакторной природой онкологических заболеваний и трудностью их ранней диагностики. Учесть влияние всех компонентов такой сложной системы – непростая задача. В связи с этим современная медицина все чаще направляет свои усилия на разработку комплексных подходов к борьбе с социально значимыми заболеваниями.
Одно из таких инновационных направлений получило название тераностика. Этот подход основан на создании фармацевтических композиций, сочетающих в себе функции диагностики и терапии. Например, способных обнаруживать циркулирующие в крови раковые клетки и уничтожать их, что потенциально может замедлить развитие метастазов, являющихся причиной 90% смертей онкологических больных. Именно этот подход решила использовать рабочая группа, возглавляемая научным сотрудником направления «Медицинская биотехнология» Научного центра трансляционной медицины Университета «Сириус» Екатериной Колесовой.
Проект «Разработка мультифункциональных биомиметических наноплатформ для тераностики онкологических заболеваний» реализуется при поддержке Государственной программы научно-технологического развития федеральной территории Сириус и регионального конкурса Российского научного фонда (РНФ).
В структуре смертности населения Российской Федерации злокачественные новообразования занимают второе место, уступая лишь болезням системы кровообращения. Успешная терапия осложняется многофакторной природой онкологических заболеваний и трудностью их ранней диагностики. Учесть влияние всех компонентов такой сложной системы – непростая задача. В связи с этим современная медицина все чаще направляет свои усилия на разработку комплексных подходов к борьбе с социально значимыми заболеваниями.
Одно из таких инновационных направлений получило название тераностика. Этот подход основан на создании фармацевтических композиций, сочетающих в себе функции диагностики и терапии. Например, способных обнаруживать циркулирующие в крови раковые клетки и уничтожать их, что потенциально может замедлить развитие метастазов, являющихся причиной 90% смертей онкологических больных. Именно этот подход решила использовать рабочая группа, возглавляемая научным сотрудником направления «Медицинская биотехнология» Научного центра трансляционной медицины Университета «Сириус» Екатериной Колесовой.
Исследователи разрабатывают наноплатформу, которая будет состоять из альбуминового бионосителя, покрытого компонентами мембран раковых клеток. В качестве полезной нагрузки ученые планируют снабдить платформу полупроводниковыми квантовыми точками AgInS2 – «песчинками» полупроводников, которые в силу своего сверхмалого размера и особой структуры обладают рядом уникальных свойств. Это позволит адресно доставлять лекарственные средства в опухоль, эффективно выявлять и уничтожать затронутые болезнью клетки с помощью фотодинамической терапии.
«Альбуминовые наноносители были выбраны из-за их высокой биосовместимости и высокого потенциала в преодолении биологических барьеров в организме, а также разрушении при попадании в клетку. Выбор носителя был обусловлен опытом в синтезе и модификации альбуминовых частиц, полученном в реализации другого проекта РНФ в Сириусе, который завершается уже в этом году. Полученные в нем результаты по взаимодействию наноносителей с раковыми клетками обрели собственный путь развития уже в новом проекте», – делится Екатерина Колесова.
«Альбуминовые наноносители были выбраны из-за их высокой биосовместимости и высокого потенциала в преодолении биологических барьеров в организме, а также разрушении при попадании в клетку. Выбор носителя был обусловлен опытом в синтезе и модификации альбуминовых частиц, полученном в реализации другого проекта РНФ в Сириусе, который завершается уже в этом году. Полученные в нем результаты по взаимодействию наноносителей с раковыми клетками обрели собственный путь развития уже в новом проекте», – делится Екатерина Колесова.
В плане диагностики и лечения онкологических заболеваний такие частицы могут решать сразу две задачи. Во-первых, они характеризуются высоким квантовым выходом флуоресценции. Это позволяет использовать их для «подсветки» опухолевых клеток, делая их хорошо заметными при проведении диагностических процедур. Во-вторых, квантовые точки не только излучают видимый человеческому глазу свет. Поглощая свет, они генерируют активные формы кислорода, что вызывает гибель клеток в результате окислительного стресса. Ученые предполагают, что этот механизм может лежать в основе апоптоза – запрограммированной гибели клетки. Направленно запустив такой процесс внутри раковой клетки, можно ее уничтожить, не задев при этом здоровые ткани.
Носитель с квантовыми частицами будет надежно скрыт от иммунитета своеобразной вуалью – клеточной мембраной раковых клеток. Это помогает сделать удар по больным клеткам точечным, не задев здоровые. А так как свойства опухолевой ткани существенно отличаются от нормальных, можно добавить к лекарству адресную систему наведения, которая распознает это отличие и направит лекарство в нужное место. В качестве такой системы ученые планируют использовать все ту же оболочку из раковых клеток, белки из мембраны которой будут связываться с белками клеток-мишеней. В результате процессы окислительного стресса, вызванные действием квантовых точек, будут развиваться преимущественно в опухолевых клетках.
Носитель с квантовыми частицами будет надежно скрыт от иммунитета своеобразной вуалью – клеточной мембраной раковых клеток. Это помогает сделать удар по больным клеткам точечным, не задев здоровые. А так как свойства опухолевой ткани существенно отличаются от нормальных, можно добавить к лекарству адресную систему наведения, которая распознает это отличие и направит лекарство в нужное место. В качестве такой системы ученые планируют использовать все ту же оболочку из раковых клеток, белки из мембраны которой будут связываться с белками клеток-мишеней. В результате процессы окислительного стресса, вызванные действием квантовых точек, будут развиваться преимущественно в опухолевых клетках.
В процессе реализации грантового проекта ученым предстоит проверить гипотезу об эффективности квантовых точек в качестве систем для фотодинамической терапии. Помимо этого, исследователи собираются оценить способность оболочек маскировать наночастицу от иммунной системы пациента, препятствующей проникновению и адресной доставке квантовых частиц в опухолевые клетки. Полученные данные помогут протестировать эффективность сразу нескольких стратегий для увеличения потенциала наноструктурированных систем в тераностике онкологических заболеваний.
