Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) вместе с коллегами из НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ создали частицы, которые доставляют в опухоль сразу два средства против рака: радиоактивный радий-223 и химиопрепарат доксорубицин. У мышей с индуцированной опухолью молочной железы такие частицы смогли снизить ее рост на 61–72 %. Патент на метод радиомечения радием-223 зарегистрирован Федеральной службой по интеллектуальной собственности (Роспатентом).
Многие опухоли характеризуются неоднородным строением, при котором только часть клеток злокачественного образования восприимчива к химиотерапии. Современные способы лечения нередко сочетают несколько методов воздействия на раковые клетки, включающие одновременно химиотерапию и радиационное облучение. Такие способы позволяют значительно усилить эффект ингибирования опухолевого роста. Поэтому актуальной остается задача комбинирования лекарств и их транспортировки в опухоль.
Изотопы радия хорошо показали себя против метастазов рака простаты в костях. Радий взаимодействует с кальцием, что приводит к накоплению в костной ткани, однако вопрос его доставки в опухоли мягких тканей также остается нерешенным.
Авторы исследования разработали так называемые металлоорганические каркасы для одновременной доставки терапевтического изотопа (радия-223) и противоопухолевого препарата (доксорубицина) в опухоль. Атомы циркония соединили с помощью органических молекул, так сформировали жесткую решетку, по форме напоминающую губку или пчелиные соты.
«Изотоп радия сложно присоединить к поверхности наночастиц без вспомогательных молекул, а его ионы плохо закрепляются на азотных группах молекул. На перемычках каркаса расположены именно азотные группы, поэтому простое смешивание неэффективно. Поэтому мы сцепили радий и каркас не напрямую, а спрятали в другом веществе. Для этого добавили в смесь хлорид бария и сульфат натрия, при их химической реакции выпадает осадок сульфата бария, в который включается радий, а сам осадок удерживается на каркасе. Вся процедура проведения этой реакции занимает всего час при комнатной температуре», — рассказала один из авторов разработки, младший научный сотрудник лаборатории нано- и микрокапсулирования биологически активных веществ СПбПУ Дарья Ахметова.
Исследователи изучили эффективность полученной гибридной системы на лабораторных мышах с индуцированной опухолью молочной железы. У животных, получающих терапию, объем опухоли к девятому дню был в 3,5 раза меньше, чем у не получающей лечения контрольной группы.
«Также мы изучили эффективность воздействия терапевтического изотопа радия-223 и доксорубицина по отдельности и в комбинации. Результаты экспериментов показали, что разработанный нами каркас, несущий сразу два компонента, снижает рост опухоли на 61–72 %, тогда как каждое из действующих компонентов по отдельности уменьшали развитие злокачественного образования лишь на 37–50%. Также мы зафиксировали, что каркас почти полностью распределяется в опухоли и не вредит здоровым органам», — отметил еще один участник исследования, заведующий лабораторией нано- и микрокапсулирования биологически активных веществ СПбПУ, доктор биологических наук Александр Тимин.
Ученые доказали, что пустые каркасы почти не вредят клеткам: даже при самой высокой дозе в пробирке живыми оставались больше 90 % клеток, а из эритроцитов, красных клеток крови, разрушалось меньше 3 %. Мыши во время опыта не теряли вес, гистологи не нашли повреждений в легких, сердце, печени, селезенке и почках, а показатели крови оставались в норме.
В последующих исследованиях авторы планируют расширить спектр используемых носителей и изотопов. Для разрабатываемых лекарственных форм запланировано проведение доклинических испытаний, включая оценку острой токсичности, иммунотоксичности и нефротоксичности.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России и Российского научного фонда.
