Наночастицы на основе сальмонелл доставляют лекарство в опухоль

На данный момент противораковые препараты просто вводят в кровоток. Однако это малоэффективно, поскольку лишь немногие наночастицы препарата достигают опухоли, еще меньшее их количество проникает внутрь опухоли и распределяется в ее толще. Хотя с каждым годом новые лекарства становятся все лучше, неэффективный метод доставки значительно снижает их потенциал.

Шесть лет назад Бахаре Бэкхем, доцент кафедры машиностроения Политехнического университета Вирджинии, задумалась о возможности заставить бактерии доставлять противораковые препараты в опухоли. Первые испытания новой платформы, получившей название NanoBEADS, проводились на кишечной палочке, к которой пришивали полистироловые наночастицы. Затем в качестве носителя выбрали сальмонеллу (Salmonella enterica), так как ее поведение в человеческом организме было хорошо изучено. Как патогенный организм, сальмонелла агрессивно проникает внутрь тканей, протискиваясь между клетками, что и требовалось для доставки медикаментов в опухоль.

Для эксперимента была выбрана ауксотрофная по пурину мутантная линия VNP20009 факультативно анаэробной S. typhimurium 14028. Благодаря анаэробности они способны расти в гипоксических областях опухоли, генетически стабильная ослабленная вирулентность и чувствительность к антибиотикам обеспечивает безопасность. Ауксотрофия по пурину, то есть неспособность его синтезировать, ускоряет бактериальную колонизацию опухоли по сравнению с нормальной тканью. Кроме того, этот штамм уже использовался в онкотерапии и показал себя достаточно безопасным.

Текущая версия NanoBEADS представляет собой сальмонеллы, к которым при помощи биотинилированных антител пришиты покрытые стрептавидином наночастицы полилактокогликолевой кислоты (PGLA). Такая система улучшает проникновение и задерживание наночастиц в солидных опухолях примерно в 100 раз.

«Создать наночастицы и прикрепить их к бактериям надежным и воспроизводимым способом непросто — вдобавок еще и не убить бактерии, выяснить механизм их проникновения в ткань и придумать, как количественно оценить эффективность NanoBEADS. Это был нелегкий проект», — говорит профессор Рик Дэвис, член научной группы. Эффективность оказалась крайне высокой, в тестах на выращенных in vitro опухолях — в 80 раз выше, чем у простых диффундирующих наночастиц. Кроме того, метод доставки оказался на удивление специфичным: в тестах на мышах количество сальмонелл в опухоли в 1000 раз превысило их количество в печени и в 10 000 раз — в селезенке. Следующим шагом будет испытание этой системы с реальными противораковыми препаратами.