Плазмонные нанопузырьки повысят эффективность лечения различных заболеваний
Пт, 14 Дек 2012
1103
Плазмонные нанопузырьки повысят эффективность лечения различных заболеваний

Ученые из Университета Райса (Rice University, США) разработали уникальную технологию «плазмонных нанопузырьков», позволяющую, во-первых, направленно доставлять в клетки лекарственные препараты, а, во-вторых, уничтожать патологические клетки. Процесс активируется импульсным лазерным светом и не воздействует на здоровые клетки. Новый метод позволит заменить многие применяемые в настоящее время методы лечения больных раком на одну простую, быструю и многофункциональную процедуру.

Новое исследование было проведено учеными из Университета Райса Дмитрием Лапотко, Екатериной Лукьяновой-Хлеб и студентом программы бакалавриата Мартином Мутонгом (Martin Mutonga) при содействии Центра Клеточной и Генной Терапии (Center for Cell and Gene) при Медицинском Колледже Бэйлора (Baylor College of Medicine, BCM, США), Детской Больницы Техаса (Texas Children's Hospital, США) и Онкологического центра Андерсона при Университете Техаса (University of Texas MD Anderson Cancer Center, США).

Плазмонные нанопузырьки представляют собой мельчайшие пузырьки воздуха и водяного пара, образующиеся вокруг золотых наночастиц в момент их возбуждения внешним источником энергии. Технология заключается в том, что сначала внутрь клеток, подлежащих уничтожению (например, раковых клеток), доставляются наночастицы. Для этого золотые наночастицы метятся антителами к поверхностным белкам раковой клетки. Клетки поглощают золотые наночастицы и депонируют их под мембраной. Затем на кластер наночастиц внутри клеток направляется лазерный луч, под воздействием которого пузырьки, образующиеся непосредственно у поверхности раковых клеток, увеличиваются в объеме и лопаются, что приводит к образованию небольших отверстий на поверхности раковых клеток, в которые начинают проникать противоопухолевые лекарственные препараты.

В предыдущих исследованиях Лапотко и его коллеги показали, что предложенный метод уничтожения раковых клеток обладает значительно большей точностью и селективностью, по сравнению с применением обычных золотых наночастиц.

В новом исследовании ученые смогли усовершенствовать свою методику. В серии экспериментов они показали, что один лазерный импульс может создавать большие плазмонные нанопузырьки вокруг полых наносфер золота. Эти нанопузырьки затем используются для селективного уничтожения патологических клеток. Однако тот же лазерный импульс может создавать нанопузырьки меньшего размера вокруг твердых золотых наносфер – такие пузырьки образуют узкие временные поры в цитоплазматической мембране клеток и направляют нанопоток, с которым в клетки «впрыскиваются» лекарственные препараты.

Во время экспериментов Лапотко и его коллеги помещали полые наносферы шириной 60 нм в раковые клетки и окрашивали их красным цветом. Другую партию твердых наносфер шириной 60 нм они помещали в модель аналогичного типа клеток и окрашивали их синим цветом.

Перемешав клетки и окрасив их зеленым флуоресцирующим красителем, ученые действовали лазерным импульсом на образец смешенных клеток, отмывали его от зеленого флуоресцирующего красителя и изучали клетки под микроскопом. Окрашенные красным цветом клетки были разрушены большими плазмонными нанопузырьками. Окрашенные синим цветом клетки оставались неповрежденными. Однако в цитоплазму этих клеток попала жидкость из окружающей среды, окрашенная зеленым цветом, так как плазмонные нанопузырьки меньшего размера, образовавшиеся вокруг твердых золотых сфер, на короткий период времени сформировали поры в мембране клеток.

По словам Лапотко, поскольку описанный процесс происходит за сотые доли секунды, можно селективно воздействовать на приблизительно 10 миллиардов клеток в минуту, используя проточную систему, разрабатываемую в настоящее время в Университете Райса. По мнению ученого, предложенный метод может быть использован для усовершенствования генной терапии.

«Большинство методов генной терапии для лечения заболеваний требует работы с клетками «ex vivo» (вне организма), например, генетическая модифицикация клеток-трансплантатов перед введением их в организм. Применяемые в настоящее время методы работы с клетками обычно длительные, дорогостоящие и трудоемкие, а, кроме того, сопровождаются большой потерей клеток и имеют низкую селективность. В идеале и элиминация, и трансфекция (внедрение материалов в клетки) должны быть высокоэффективными, селективными, быстрыми и безопасными», - говорит Лапотко.

По словам Малькольма Бреннера (Malcolm Brenner), профессора медицины и педиатрии из BCM, директора Центра Клеточной и Генной Терапии при Медицинском Колледже Бэйлора, применение плазмонных нанопузырьков поможет разработать метод, позволяющий специалистам одновременного совершать разные действия с клеточной популяцией. «Например, если вы хотите что-то внедрить в стволовую клетку, чтобы заставить ее превратиться в другой тип клеток, и в то же время вы хотите уничтожить окружающие клетки, которые способны навредить здоровью пациента, применение плазмонных нанопузырьков позволит вам сделать это», - говорит Бреннер.

По словам Лапотко, долгосрочной целью совместной работы ученых из Университета Райса, BCM, Детской Больницы Техаса и Онкологического центра Андерсона является улучшение результатов лечения пациентов, нуждающихся в преобразовании клеток в условиях ex vivo.

Лапотко планирует создать прототип метода с прицелом на тестирование человеческих клеток в скором будущем. По его словам, ученые хотят превратить разработанный метод в универсальный принцип, применяемый для клеточной и генной терапии, а также при трансплантации стволовых клеток.

Исследование было проведено при финансовой поддержке Национальных Институтов Здоровья США (National Institutes of Health). Его результаты были опубликованы в журнале Американского Химического Общества (American Chemical Society) ACS Nano.


Источник: labclinpharm.ru


Рекомендуемые новости

Новости

Последние
Последние Топ за неделю Топ за месяц Топ за все время
Архив Новостей