Ученые из Сеченовского Университета Минздрава России нашли способ подавлять рост раковых опухолей с помощью особых нанополимерных частиц, способных проникать внутрь клеток и связываться с онкогенами. Также эти частицы можно использовать для доставки в клетку противоопухолевых препаратов, что повысит эффективность лечения и минимизирует количество побочных эффектов. Работа велась в лаборатории молекулярной фармакологии, созданной в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Молекулярно-импринтированные полимеры (МИПы) — это нанополимерные частицы, содержащие отпечатки фрагментов биомолекул: ДНК, белков, химических соединений. При создании МИПов такая «матрица», закрепленная на твердофазном носителе, погружается в раствор мономеров, которые затем полимеризуются с помощью катализатора, и полимер, как пластилин, «запоминает» форму матрицы. Готовые МИПы способны связываться с отпечатанными в них молекулами по тому же принципу, что антитела связываются с рецепторами антигенов.

Как показали более ранние исследования, МИПы можно использовать в терапии онкологических заболеваний. Нанополимеры с молекулярными отпечатками рецепторов опухолей успешно находят свои мишени на поверхности раковых клеток и связываются с ними. Если «упаковать» в такой нанополимер противораковый препарат, его можно адресно доставлять к клеткам опухоли, при этом не нанося вреда здоровым тканям.

До сих пор считалось, что нанополимерные частицы могут взаимодействовать с рецепторами лишь на поверхности клеток. Однако новые эксперименты показали, что нанополимеры способны проникнуть и внутрь, если смогут на какое-то время закрепиться на поверхности клетки. Это значительно расширяет диапазон их использования: если раньше исследователям приходилось отбирать белки для создания МИПов лишь из числа поверхностных, то теперь в качестве мишеней можно выбирать онкогены, скрывающиеся внутри клетки. Исследование было опубликовано в журнале Nano Letters.

Действие МИПов напоминает работу препаратов на основе моноклональных антител, однако имеет ряд значимых преимуществ.

«Во-первых, невозможно создать антитела для совсем крошечных молекул — антитело должно содержать минимум 8—10 аминокислот, чтобы вызвать иммунный ответ. Во-вторых, антитела требуют особых условий хранения — при комнатной температуре они просто разрушатся. В-третьих, стоимость создания моноклональных антител крайне высока — месячный курс препарата на их основе стоит $35—40 тыс. Препараты на основе МИПов имеют гораздо более широкий спектр мишеней, могут храниться при комнатной температуре, а их изготовление по сравнению с моноклональными антителами обходится в копейки. Кроме того, моноклональные антитела работают либо сами по себе, либо только с определенным набором веществ, а МИПы можно использовать для адресной доставки практически неограниченного спектра противоопухолевых препаратов», — пояснил заведующий лабораторией молекулярной фармакологии Сеченовского Университета, д.б.н., профессор Николай Барлев.

Чтобы проверить эффективность действия нанополимерных частиц, исследователи работали с белком рецептора эпидермального фактора роста (РЭФР), который локализуется на поверхности клетки, но после связывания со своим лигандом (партнером) попадает внутрь клетки и активирует ее рост. При определенных типах рака, например, раке легкого у курильщиков, в гене, регулирующем выработку этого белка, происходят мутации. Из-за них РЭФР бесконтрольно активируется, превращаясь в онкоген. Как показали эксперименты на клеточных линиях, нанополимеры способны успешно связываться с этим белком и подавлять его активность.

Текущие разработки находятся на переднем крае науки: в мире есть всего несколько лабораторий, где ученые занимаются исследованием нанополимерных частиц, и лаборатория молекулярной фармакологии Сеченовского Университета — одна из них.