Ученые из Сколтеха, МФТИ, Института общей физики РАН и ряда других научных центров показали, что наполненные воздухом микропузырьки из белка альбумина могут служить эффективным средством доставки препаратов для фотодинамической терапии, которая помогает разрушать раковые опухоли, избегая при этом многих побочных эффектов лучевой и химиотерапии.
Микропузырьки улучшат альтернативную терапию против рака / ©Getty images
Исследование опубликовано в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. «Фотодинамическая терапия устроена так: в кровь пациента вводится фотосенсибилизирующий препарат, после чего опухоль облучают светом либо прямо сквозь кожу, либо при помощи эндоскопа. Длину волны света подбирают под препарат, чтобы он поглощал свет и инициировал генерацию синглетного кислорода и свободных радикалов, локальное действие которых поражает клетки именно в той области, на которую воздействуют светом», — объяснил руководитель исследования, профессор Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха Дмитрий Горин.
Первый автор статьи, выпускник магистратуры Сколтеха Роман Бармин, прокомментировал работу так: «Мы показали на двух популярных фотосенсибилизирующих препаратах, что их фотоактивность повышается при связывании с белком альбумином из бычьей сыворотки крови, а если полученный конъюгат „белок — препарат“ взбить до появления пузырьков, то эффективность возрастает ещё сильнее. Все это применимо в фотодинамической терапии злокачественных опухолей».
В своих экспериментах научный коллектив использовал два фотосенсибилизатора: для фталоцианинов цинка и алюминия была показана ковалентная и электростатическая связь с альбумином соответственно. Первый препарат уже одобрен для применения в фотодинамической терапии, второй проходит клинические испытания. Что касается получения пузырьков, то «взбивают» раствор альбумина-фталоцианина ультразвуком, подбирая для этого подходящую частоту и температуру.
«Микропузырьковая доставка лекарств — активно развивающаяся технология, но альбуминовые пузырьки применительно к фотодинамической терапии мы рассмотрели впервые, и эти два фотосенсибилизатора — в контексте пузырьков — тоже, — отметил Бармин. — Удобство пузырьков в том, что в их оболочку можно весьма плотно упаковать молекулы фотосенсибилизатора, а коллапсировать пузырьки и высвободить инкапсулированный препарат можно ультразвуком».
Испытания в лаборатории показали, что доставка препарата пузырьками в клетки работает хорошо. «Теперь наша цель — получить более полное представление о взаимодействии микропузырьков с клетками для поиска способов повысить терапевтический эффект», — добавил Горин. Исследовав свойства микропузырьков, коллектив пришёл к выводу, что конъюгация микропузырьков с фотосенсибилизатором изменяет физико-химические свойства. Размер пузырьков в среднем не отличается от пузырьков без фталоцианинов (такие применяются для УЗИ в качестве контрастного агента), что полезно для контроля их действия, и в то же время повышается концентрация пузырьков и их стабильность при хранении.
«Следующий шаг был — понять, будет ли с микропузырьками эффективность фотосенсибилизатора выше, чем без них, — рассказал Бармин. — Наши коллеги из ИОФ РАН разработали метод, которым можно это проверить на суспензии эритроцитов. Он однозначно показал, что в случае с обоими препаратами конъюгат фталоцианина и альбумина был действеннее, чем фталоцианины сами по себе, а с микропузырьковой доставкой эффективность повышалась еще сильнее. Причина — как раз в плотной упаковке молекул препарата в оболочке пузырька». Фотодинамическая противоопухолевая терапия — пример выхода двух традиционно применяемых в диагностике технологий, ультразвука и микропузырьков, в область терапии.
