Рак: „Интелигентна доставка на лекарства“ е на път
Ново изследване проправя пътя към доставката на противоракови лекарства в тумори с ниво на точност, невиждано досега.
Новата система за „интелигентно доставяне на лекарства“ използва нанокапсула, която ще разтовари лекарствения си товар само когато срещне два туморни сигнала в правилната последователност.
Документ с „доказателство за принципа“ - вече публикуван в списанието Химическа наука - описва как системата е работила успешно в отговор на последователност от две състояния, които се появяват в туморите.
Първото условие е повишаване на киселинността над определен праг, а второто е наличието на вещество, наречено глутатион, чиито нива са по-високи при определени видове тумори.
Изпълнението на тези две условия - в точно този ред - информира нанокапсулата, че навлиза в „многоетапна туморна микросреда“, което я кара да освободи лекарствения си товар. Ако отговаря само на едно условие или ги изпълнява в обратен ред, то не освобождава лекарството.
Старшият автор на изследването Уей-Хонг Жу, професор по химия в Източнокитайския университет за наука и технологии в Шанхай, и неговият екип тестваха системата първо в лабораторни клетки, а след това и на живи мишки.
„Ново поколение лекарства“
Нанокапсулата освобождава уникални флуоресцентни маркери - един, когато отговаря на първото условие, и друг, различен, когато отговаря на второто - което означава, че напредъкът в доставката на лекарства може да бъде проследен точно, когато се случи.
Това отваря възможността за използване на системата като „интелигентен флуоресцентен сензор“ за по-точна диагностика.
Проф. Жу казва, че той и неговите колеги вярват, че изследването ще доведе до „ново поколение лекарства“, които могат да бъдат програмирани да реагират на специфични стимули по логичен начин.
Една от причините, поради която новата им система пренася доставката на наркотици на друго ниво, е, че използва „логика И-базирана на последователността“, а не логика ИЛИ, за да задейства освобождаването на лекарства.
Система за доставка, която използва ИЛИ логика, освобождава лекарството, когато отговаря на някое от условията, на които е програмирана да реагира.
С базирана на последователността И логика, от друга страна, системата освобождава лекарството само когато и двете условия са изпълнени в правилната последователност.
Учените предполагат, че този подход по-добре предпазва лекарството от „разрушителна среда и нежелани взаимодействия“ и осигурява по-точно задействане на освобождаването „когато е необходимо“.
Как работи
Въпреки че е удобно да се опише системата за доставяне на лекарства като „нанокапсула, затваряща товар с наркотици“, това не е точно как работи.
Системата всъщност се състои от дълги молекули, направени от три части. Първият излъчва флуоресцентен сигнал, вторият е „пролекарство“, а третият е дълга „полимерна опашка“. Пролекарството се метаболизира в противораковото лекарство, когато се освободи.
Той реагира „свръхчувствително” на промените в рН или киселинността. И когато се придвижва от кръвния поток (където киселинността е по-ниска) към туморната среда (където киселинността е по-висока), той усеща спада на pH.
Докато рН е по-високо от програмирания праг, дългите молекули образуват форма, която се нарича „мицела“. Това прилича на сфера, с всички полимерни опашки отвън и флуоресцентни единици в центъра. В тази формация флуоресцентният сигнал се потиска.
Но когато мицелата навлезе в среда, в която рН падне под определен праг, образуването се отменя и дългите молекули се освобождават.
Първото нещо, което се случва, е, че флуоресцентният сигнал вече няма да бъде потискан и може да бъде открит. Това показва, че първото условие на логиката И (спад в рН) е изпълнено.
Освобождаването на дългите молекули позволява второто условие, когато е изпълнено, да има ефект. В този случай излагането на глутатион прекъсва връзката между дългата молекула и пролекарството. След като бъде пуснато, пролекарството е свободно да се метаболизира в активното противораково лекарство.
Два флуоресцентни сигнала
Загубата на пролекарството означава, че дългата молекула става по-къса, причинявайки промяна в „цвета“ или дължината на вълната на флуоресцентния сигнал - който все още се излъчва - „от зелено до лилаво-червено“. Това сигнализира, че второто условие на логиката И е изпълнено в правилната последователност.
Авторите отбелязват, че тази флуоресценция с двойна дължина на вълната прави системата „подходяща за извършване на триизмерно биоизображение в реално време“, което може да бъде „мощен инструмент за точна диагностика на заболяванията, особено при подозрителни лезии“.
Когато екипът тества системата в клетки и при живи мишки, той открива, че тя показва „отлична способност за многостепенно насочване на тумора“. При мишките той също така показа „значително подобряване на антитуморната активност […], почти унищожавайки тумора“.
„Тази наносонда с логика осигурява прототип на разработването на ин виво интелигентни биосензорни сонди за прецизни програмируеми системи за доставка на лекарства.“
Проф. Вей-Хонг Жу
