Ученые нашли комбинацию веществ, эффективную против рака молочной железы
Комбинацию магнитных наночастиц оксида железа (III) (МНЧ) с редокс-чувствительными веществами, перспективную стать основой нового многофункционального наноматериала для лечения онкологических заболеваний, создала научная группа специалистов из Университета МИСиС и Российского национального исследовательского медицинского университета (РНИМУ) им. Н. И. Пирогова, 12 июля сообщает пресс-служба МИСиС.
Воздействие таких редокс-чувствительных (чувствительных к клеточным окислительно-восстановительным процессам) веществ, как предполагают исследователи, может оказаться наиболее эффективным для лечения раковых клеток, чувствительных к ферроптозу (некрозу, при котором в клетке накапливаются продукты перекисного окисления фосфолипидов, важных компонентов клеточных мембран, происходящего в присутствии ионов железа).
Такую чувствительность, как первыми в мире установили ученые из МИСиС и РНИМУ, имеют клетки рака молочной железы. Они представили результаты своего исследования в статье «Изучение цитотоксичности и интернализации окислительно-восстановительных наночастиц оксида железа на линиях раковых клеток PC-3 и 4T1», опубликованной в журнале Pharmaceutics (Q1).
Соавтор исследования, завкафедрой физического материаловедения НИТУ МИСИС, к. ф.-м. н., Александр Савченко пояснил суть проведенного исследования:
«Магнитные наночастицы и редокс-чувствительные материалы уже применяются в лечении раковых опухолей по отдельности, однако их синергический эффект еще не был описан».
Исследователи сначала нанесли редокс-чувствительный слой из дисульфидных соединений и полиэтиленгликоля на поверхность магнитных наночастиц. На следующем этапе они ввели эти частицы в клетки. Там наночастицы потеряли свою оболочку, и их магнитное ядро относительно быстро растворилось, что повысило цитотоксичность наночастиц.
Двойной эффект Fe (III) и дисульфидов синергически усиливает окислительный стресс раковых клеток и вызывает их гибель из-за ферроптоза.
Системы доставки с быстрым высвобождением лекарственных средств в опухолевых клетках представляют в настоящее время большой интерес в биомедицине. Стимул-чувствительные системы более химически стабильны в кровотоке и демонстрируют быструю реакцию на изменения внутриклеточных условий, осуществляя высвобождение лечебного средства в цитозоле (жидкое содержимое клетки) и ядре, проявляя терапевтический эффект.
Такие системы обычно реагируют на специфические внутренние раздражители, например, ферменты, уровень рН и окислительно-восстановительный потенциал. При этом высокий восстановительный потенциал в клетках определяется в основном имеющимся там глутатионом.
Известно, что внутриклеточная концентрация глутатиона в опухолевых тканях может быть более чем в 4 раза выше, чем в нормальных тканях. Исследователи учли этот факт, пояснил соавтор исследования, инженер НОЦ «Биомедицинской инженерии» НИТУ МИСИС Артём Илясов:
«Это существенное различие в свойствах между внеклеточной и внутриклеточной средами, а также между опухолями и нормальными тканями дает уникальное преимущество материалам, чувствительным к окислительно-восстановительным потенциалам, поскольку они будут стабильны во внеклеточной среде, но быстро и эффективно высвободят лекарственное средство внутри клетки, что является предпосылкой для создания широкого класса разнообразных средств доставки с высокой селективностью и эффективностью в противоопухолевой терапии».
Его рассказ дополнил автор исследования Тимур Низамов, младший научный сотрудник лаборатории «Многофункциональные магнитные наноматериалы» НИТУ МИСИС:
«Мы экспериментально доказали, что снижение жизнеспособности клеток 4T1 было вызвано синергическим эффектом дисульфидных связей полимерной оболочки редокс-чувствительных наночастиц и высокой окислительной способности оксида железа магнитного ядра. Они оба вызывают истощение запасов глутатиона в раковых клетках, что приводит к их гибели, предположительно по пути ферроптоза».
Исследователи считают, что именно магнитные наночастицы смогут значительно увеличить область применения редокс-чувствительных наноматериалов, в том числе в МРТ-диагностике, магнитной гипертермии и ряде других областей биомедицины за счет их способности дистанционно управляться внешним магнитным полем.
