Необычный метод доставки лекарств к раковым опухолям в женском организме

Злокачественные опухоли репродуктивной системы являются наиболее частыми в структуре онкологической заболеваемости женщин. Суммарная доля этих опухолей составляет 35%. Один из факторов эффективной борьбы со всеми онкологическими заболеваниями – прямое воздействие на клетки опухоли, которое не затрагивало бы здоровые ткани. Именно этому – адресной доставке – природа и обучила… сперматозоиды.

Учёные давно пытаюся найти оптимальный способ транспортировки лекарств, но пока имеется ряд трудностей. Так, курьеры-бактерии часто вызывают «ложную тревогу» иммунитета, а липосомы вообще с трудом проникают в ткани.

Использовать сперматозоиды как средство доставки противоопухолевых препаратов в женском организме решили учёные из Института интегративных нанонаук (нем. Institut für Integrative Nanowissenschaften, IIN) и Технического университета Кемница (нем. Technische Universität Chemnitz). Исследователи утверждают, что сперматозоид отлично подходит в качестве движущей силы. Он изначально приспособлен к передвижению в репродуктивном тракте, его мембрана хорошо защищает лекарство от взаимодействия со здоровыми клетками, да и объем препарата, который может нести один сперматозоид, довольно внушителен.

Как заставить «курьера» двигаться к раковой опухоли?

Это главная проблема, с которой столкнулись учёные. Ведь предоставленные сами себе, они, скорее всего, не смогут доставить препарат туда, куда нужно, так как движутся к яйцеклетке. Опухолевые клетки их «не интересуют», и столкнуться с ними они могут только случайно.

Чтобы управлять сперматозоидами, учёные создали специальные «шлемы». Это похожие на трубочки полимерные структуры длиной в несколько микрометров, покрытые тончайшим слоем железа и титановым напылением. Внутри — механизм из четырёх «лепестков», выступающих наружу. Когда сперматозоид попадает в такую трубочку, лепестки защёлкиваются и запирают головку в шлеме. Но если он сталкивается с опухолью, лепестки раздвигаются, сперматозоид освобождается и может внедриться в клетку. Железное покрытие позволяет учёным управлять сперматозоидами при помощи магнита, а титановое напыление уменьшает риск возникновения нежелательных реакций.

Для эксперимента ученые использовали сперму быка и препарат доксорубицин, используемый для химиотерапии онкогинекологических заболеваний. Оказалось, что сперматозоиды надёжно запирают лекарство внутри: когда отдельные клетки «пропитывают» им, а затем помещают в раствор на 96 часов, они высвобождают только 18% препарата.

Чтобы проверить работоспособность метода, ученые провели ряд тестов с опухолями, выращенными из линии «бессмертных» раковых клеток HeLa. Хотя металлическая оболочка почти вдвое замедлила скорость передвижения сперматозоидов, а препарат сократил расстояние, на которое они способны перемещаться, сперматозоиды все же оказались способны, будучи направляемыми магнитом, добираться до раковых клеток и доставлять в них лекарство. Через 24 часа они не давали никакого эффекта, но спустя двое суток убивали раковые клетки почти также эффективно, как раствор аналогичного препарата (в живых остались 47% и 45% клеток соответственно). Через 72 часа сперматозоиды показали наилучший результат — выжили только 13% раковых клеток.

Доставка лекарственных средств с помощью сперматозоидов:

1. Загрузка лекарства.
2. Соединение сперматозоида со «шлемом».
3. Высвобождение сперматозоида при встрече с раковой клеткой.
4. Распространение лекарства.

До широкого внедрения этого метода еще далеко. Учёным предстоит решить ещё множество задач, в том числе обеспечить наблюдение за процессом, придумать, как избавиться от оставшихся в организме шлемов, свести к нулю вероятность, что после выполнения заданной функции сперматозоид станет причиной незапланированной беременности и т. д. Но немецкие ученые считают, что у их метода есть большое будущее, и кроме онкологии, его можно будет использовать для лечения таких заболеваний, как эндометриоз и другие.