Учени са модифицирали генетично малки водорасли така, че те да могат да убиват раковите клетки до 90% в лабораторни условия, като при това здравите клетки са останали невредими, а терапията с тях е демонстрирала ефективност при лечение на тумори в мишки, без поражения в други части от тялото.

Разработването на медикаменти, които да атакуват само раковите клетки и да пощадяват останалата част от тялото е едно от най-сериозните предизвикателства при лечението на рак. Такива насочени химиотерапевтици могат да помогнат да се избегнат някои от сериозни странични ефекти свързани с типичните химиотерапии, при които всички бързорастящи клетки в тялото се бомбардират с токсични вещества - включително космени фоликули, нокти, епителни клетки на кожа и черва и костния мозък.

Затова учените работят върху наночастиците, като система за доставяне на медикаменти и са приложили натоварени с медикамент, порьозни частици от силициев диоксид, за да ги насочат специфично към тумора. Въпреки това, производството на този тип наночастици е скъп и изисква използването на индустриални химикали, като хидрофлуорна киселина, което не е много екологично съобразно.

Сега, международен екип от учени от Австрия и Германия са модифицирали генетично кремъчни водорасли, които успешно могат да изпълняват функцията на наночастиците.

Кремъчните водорасли са голяма група микроскопични едноклетъчни организми, които имат прозрачни клетъчни стени съставени от хидратиран силициев диоксид - същият порест материал използван в производството на терапевтични наночастици. Тези водорасли са с диаметър само 4 до 6 микрона, 10 пъти по-миниатюрни от дебелината на човешки косъм.

"Чрез генетично модифициране на кремъчни водорасли - малки едноклетъчни, фотосинтезиращи водорасли със скелет изграден от нанопорест силициев диоксид - ние успяхме да ги накараме да произведат специфичен протеин, свърващ антителата, по повърхността на черупките си," обяснява ръководителят на изследването и експерт по наномедицина Нико Войлкър (Nico Voelcker).

След това, наночастиците от кремъчни водорасли могат да се "въоръжат" с антитела, които им позволяват да се свързват селективно към молекули, които се откриват само по раковите клетки (тумор-специфични антигени) и там да отделят медикаментите, с които са натоварени. Така учените разработили насочената терапия.

"Насочихме вниманието си към разработването на носители на медикаменти, които да са естествени, биосъвместими и биоразградими," заявяват автори на изследването в статията си, публикувана в Nature Communications.

Малките кремъчни водорасли задоволяват всички тези критерии, като се нуждаят основно от вода и светлина, за да растат и могат лесно да се разграждат. Чрез избора на правилното антитяло, наночастиците от водорасли могат да се насочат само към определени туморни клетки.

Илюстрация на метода. Зелените кубчета са модифицираните кремъчни водорасли. С червено е отбелязан протеина, към който се свързват антителата (сини Y-обазни молекули), специфични към туморни антигени. С жълти топченца се отбелязва химиотерапевта, който се отделя при разпознаване на ракова клетка (лилаво) Снимка: Marc Cirera

Учените натоварили водораслите с химиотерапевтични медикаменти, използвайки специален двустъпален процес и след това тествали тези наночастици върху ракови клетки in vitro и в мишки с тумори на невробластома. Не само че водораслите успешно убили около 90% от раковите клетки в петри, като междувременно не засегнали живите човешки клетки, но те също понижили туморния растеж при мишки само след еднократна доза. Освен това, в мишките не възникнали никакви остри тъканни увреждания вследствие на медикамента, а наночастиците от водорасли успешно се разградили в организма им. 

Учените вярват, че тази технология има огромен потенциал за бъдещето на наномедицината и особено при насочените терапии срещу рак. "Въпреки че това са едва първите експерименти, тази нова система за доставяне на медикаменти, базирана на биотехнологичен процес с използване на възобновяеми материали, има голям потенциал при лечение на солидни тумори, включително някои нелечими към момента мозъчни тумори," твърди Войлкър.

Източник: Science Allert

Бележка на преводача: Разбира се, има още много въпроси, които остават. Например, дали няма да се осъществи имунен отговор срещу наночастиците, съставени от телата на друг жив организъм и как може да се реши този проблем? Освен това, авторите не дават никакво обяснение как толкова големи частици (с оглед на размера си те трудно влизат дори в критериите за наночастици) могат да преминат кръвномозъчната бариера, за да се използват при лечение на мозъчни тумори. И все пак би било наистина изключително полезно, ако се научим да произвеждаме терапевтични средства, използващи предимствата на наночастиците, чрез биотехнологичен процес - така че в това проучване определено има потенциал.

Още по темата

20/09/2015

Технологии

Вълнуващото бъдеще на нанотехнологиите