Созданы ДНК-нанотранспортеры лекарств против рака
Фото: Sangharsh Lohakare / Unsplash
Ученые Монреальского университета (Канада) разработали новую систему доставки лекарств против рака на основе ДНК. Молекулярные нанотранспортеры, которые вдохновлены белковыми переносчиками, могут быть запрограммированы для оптимального терапевтического воздействия на целевые ткани и органы. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Большинство лекарств подвергается быстрой деградации или выведению из организма, что вынуждает пациентов принимать многократные дозы через равные промежутки времени. Обычно это приводит к несоблюдению режима лечения и увеличению риска госпитализации. Для решения этой проблемы были разработаны кинетически программируемые системы доставки лекарств (DDS), которые представляют собой постепенно разрушаемые полимерные матрицы, высвобождающие содержащиеся в них лекарства.
В новой работе исследователи применили принцип Ле Шателье, который заключается в том, что какая-либо система изменяет свое поведение в ответ на воздействие таким образом, чтобы уменьшить это воздействие. В отношении DDS это означает, что системы доставки должны регулировать скорость высвобождения препарата в ответ на изменение концентрации этого препарата в окружающих тканях. Такие DDS называются программируемыми буферами.
Ученые сконструировали две искусственные молекулы ДНК, которые являются аптамерами, то есть способны связываться с определенными веществами. Одна молекула связывалась с противомалярийным препаратом хинином, а другая — с доксорубицином, химиотерапевтическим препаратом для лечения рака молочной железы и лейкемии. При этом от структуры ДНК-переносчиков зависело сродство с препаратом и химический показатель, называемый константой диссоциации, определяющий концентрацию высвобожденного лекарства.
Эксперименты на мышах показали, что доксорубицин, введенный вместе с молекулярными буферами, оставался в кровотоке гораздо дольше, чем свободный препарат, и даже через два часа его концентрация в крови достигала от одного до семи процентов. Напротив, почти весь свободный доксорубицин выходил из кровотока уже через пять минут, а через два часа от него не оставалось ни следа. Буферы предотвращали резкий скачок концентрации препарата в органах после инъекции. Различные модификации буферов позволяли удерживать лекарство в кровеносной системе, предотвращая его распределение в другие части организма. Также DDS снижали выраженной побочных реакций от химиотерапии.
По словам авторов исследования, высокая программируемость молекул ДНК и белков делает возможным разработку буферных транспортеров для точной доставки широкого спектра терапевтических молекул.