Германские ученые разработали способ, с помощью которого можно будет транспортировать противораковые препараты непосредственно в опухоль мозга и метастазы, минуя защитный гематоэнцефалический барьер, с помощью наноносителя – крошечной капсулы, которая может проникать сквозь клеточные мембраны благодаря своим размерам.
Гематоэнцефалический барьер сформирован эндотелиальными клетками капилляров мозга, плотно прилежащими друг к другу. Входящие в его структуру белки фильтруют чужеродные молекулы, не допуская их попадание в мозг, но при этом разрешают пересечь барьер другим веществам, необходимым для нормального функционирования клеток головного мозга (например, глюкозе и инсулину). Это свойство затрудняет проникновение различных веществ, в том числе и противораковых препаратов, через гематоэнцефалический барьер и не дает им возможности добраться до опухолевых клеток в мозге. В настоящее время пересечь этот барьер могут лишь менее пяти процентов существующих препаратов, поэтому необходимо срочно искать новые методы лечения.
В исследовании, представленном на 22-ом Симпозиуме по молекулярным мишеням и лечению рака, прошедшем недавно в Берлине, ученые рассказали, как они создали наноноситель с липидными мембранами, в который помещается противоопухолевый препарат митоксантрон (Mitoxantrone), а для его прохождения через гематоэнцефалический барьер они использовали уже существующую технологию Angiopep. Angiopep – это маленький пептид (цепочка аминокислот), который проникает в клетки головного мозга, используя рецепторы на поверхности гематоэнцефалического барьера, отвечающие за активную транспортировку нужных для мозга молекул через барьер.
Диаметр наноносителя, или, как его назвали создатели, липосомы «троянский конь» (Trojan Horse Liposome, сокр. THL), колеблется от 100 до 120 нм (нанометр – миллиардная часть метра), что в тысячу раз меньше самой маленькой песчинки и в 400 раз тоньше человеческого волоса. Во время лабораторных экспериментов ученые обнаружили, что THL эффективно поглощается эпителиальными раковыми клетками и клетками глиомы (опухоли ЦНС). Затем они протестировали его на мышах с метастазами в мозг и обнаружили, что THL уменьшал рост опухоли гораздо эффективней обычного митоксантрона. Кроме того, у мышей, которых лечили THL, наблюдалось гораздо меньше побочных эффектов, таких как желудочно-кишечные осложнения, потеря веса и обезвоживание.
Исследователь Андреа Ортман (Andrea Orthmann), работающая над проектом под руководством доктора Райнера Цайзига (Reiner Zeisig) и доктора Идуны Фихтер (Iduna Fichter) в группе экспериментальной фармакологии при Берлинском Центре молекулярной медицины им. Макса Делбрюка (the Max-Delbrück Centre for Molecular Medicine), рассказала: «Данные показывают, что THL уменьшает рост опухоли значительно эффективней, чем обычный препарат митоксантрона, или митоксантрон, инкапсулированный в липосомы без лиганда Angiopep. THL уменьшил область опухоли на 73% по сравнению с контрольной группой, в которой лечение не проводилось, и на 45% — по сравнению с группой, в которой проводилось лечение обычным митоксантроном. Второй важный момент – характер побочных эффектов. Мы измерили массу тела, параметры крови и общее состояние животных. При лечении обычным препаратом мы наблюдали у мышей непереносимость в виде большой потери массы тела, желудочно-кишечных нарушений, обезвоживания, патологического состояния кожи и гематологической токсичности. При использовании THL всех этих побочных эффектов удалось избежать».
Причина, почему при использовании THL наблюдалось меньше побочных эффектов, заключалась в том, что липидные мембраны THL защищали противоопухолевый препарат от взаимодействия с остальной частью организма. «Это приводит к явному сокращению побочных эффектов, которые обычно являются самыми серьезными проблемами при использовании противоопухолевых препаратов», — говорит Андреа Ортман.
По ее словам, одним из самых многообещающих аспектов исследования была потенциальная возможность использования наноносителей с другими препаратами при лечении других видов рака и других болезней. «Наши «троянские кони» – это технология, с помощью которой можно легко загрузить наноносители любыми препаратами без изменения их химического состава. Кроме того, лиганд Angiopep без особых усилий можно заменить другими целевыми молекулами. Это означает, что у липосом есть потенциал, который можно будет использовать в лечении целого ряда других заболеваний, в том числе и нейродегенеративных, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и болезнь Гентингтона, а также другие виды опухолей или метастазов».
Однако ученым предстоит еще много работы, прежде, чем эта технология найдет клиническое применение. Исследователям нужно будет провести еще немало лабораторных исследований, чтобы улучшить методику лечения мозговых опухолей и метастазов, а также глубже изучить механизм транспортировки лекарственных препаратов. «Наши результаты показывают, что это препятствие при химиотерапевтическом лечении мозговых опухолей и метастазов в мозг можно преодолеть с помощью наших липосом – «троянских коней», которые способны лучше проникать через гематоэнцефалический барьер», — сказала Андреа Ортман в заключение.