Рак лікуватимуть сперматозоїдами

Дослідники з інституту Інтегративної Нанонауки і Технологічного університету Німеччини навчилися управляти сперматозоїдами і з їх допомогою здійснювати доставку ліків до клітин ракової пухлини. Попередню публікацію можна побачити на.

Проблема точкової доставки ліків досить актуальна для лікування онкологічних захворювань. Лікарські засоби можуть бути шкідливі для здорових клітин, крім того, їх ефективність істотно підвищується при безпосередній взаємодії з пухлиною. Ми вже розповідали, що існують різні розробки способів такої доставки, в тому числі конструкція пептидних, ліпідних і навіть ліпідно-золотих наночастинок, а також, наприклад, модифікація лімфоцитів, еритроцитів, стовбурових клітин і навіть вірусів-макрофагів. Окремо проводили експерименти з бактеріями, які рухаються самі по собі, краще почуваються у фізіологічних середовищах і легше потрапляють всередину тканин. Рух таких бактерій вже навчилися контролювати за допомогою магнітів і хімічних речовин. Але робота з бактеріями часто буває пов'язана з розвитком аутоімунних реакцій організму. Німецькі вчені вирішили спробувати використовувати для лікування жіночих онкологічних захворювань статевої системи сперматозоїди.

Сперматозоїди - найменші клітини в організмі людини; на відміну від більшості інших, вони здатні активно і самостійно переміщатися в просторі. Сперматозоїд складається з головки, середньої частини і хвоста. Рух сперматозоїда відбувається за рахунок роботи скупчення мітохондрій (мітохондріону), розташованого в середній частині і поставляє енергію для руху хвоста. Хвіст має цитоскелет, представлений мікротрубочками. В організмі господаря сперматозоїди практично не ворушаться, проте потрапивши в інший організм, вони починають активно обертатися навколо власної осі і просуватися вперед. Швидкість руху сперматозоїду може досягати тридцяти сантиметрів на годину, але він сповільнюється з плином часу. Для запліднення сперматозоїдам потрібно пройти близько двадцяти сантиметрів, і це відбувається, в середньому, через 1-2 години після еякуляції.

За допомогою двофотонної 3D-нанолітографії вчені створили спеціальні конструкти - «тетраподи», які представляють з себе покриті найтоншим шаром заліза і титану порожні усічені конуси з чотирма рукоятками. Оптимальна геометрія їх була підібрана методами комп'ютерної симуляції. Такі конструкти змішують зі сперматозоїдами, в результаті чого головки сперматозоїдів закріплюються за допомогою рукояток всередині конусів. Рух отриманих сперматозоїдів удвічі повільніше за звичайні, але його можна контролювати зовнішнім магнітом. Після досягнення пухлини рукоятки від механічного зіткнення випускають сперматозоїди, їхні мембрани зливаються з пухлинними клітинами, і лікарський засіб потрапляє всередину пухлини.

Вчені працювали з бичачими сперматозоїдами, оскільки вони мають схожу з людськими форму. Для додаткової активації клітин у середу додавали гормон прогестерон. В одному з експериментів сперматозоїди обробляли доксорубіцином, поширеним хіміотерапевтичним засобом, який ефективно і у великих кількостях проникав у їхні головки, а потім змішували з «тетраподами». Роботу отриманих конструктів тестували на штучних пухлинах - культурах людських клітин HeLa. Вже через добу такі сперматозоїди вбили близько половини культури, і в цілому показали велику ефективність доставки порівняно з простою обробкою ліками. В іншому експерименті використовувався засіб FITC-BSA (він не веде до апоптозу клітин, але зате світиться) щоб подивитися на характер розповсюдження ліків в пухлині, і підтвердили ефективне впровадження засобу всередину пухлинної тканини. Мабуть, вона забезпечується за рахунок рухливості сперматозоїдів і їх здатності розщеплювати гіалуронову кислоту, що міститься в позаклітинних структурах.

Використання сперматозоїдів для доставки лікарських засобів дозволить уникнути токсичного ефекту, який властивий іншим подібним методам. Сперматозоїди не розпізнаються організмом як патогени і не здатні самі по собі розмножуватися, як це часто відбувається з бактеріями. Крім того, вони досить стабільні, здатні доставляти до пухлини істотно більшу кількість речовини порівняно з мікрокапсулами та іншими наночастинками, і довго можуть жити в чужому органімзі. Надалі, сподіваються вчені, вони можуть бути використані для лікування не тільки онкологічних захворювань статевої системи, але й інших хвороб, таких, як запальні процеси в малому тазу або ендометріоз.