Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали микроскопических роботов, известных как микророботы, способных плавать в легких и доставлять противораковые препараты непосредственно к метастатическим опухолям. Этот подход показал свою эффективность на мышах, где он подавлял рост и распространение опухолей, метастазировавших в легкие, и тем самым увеличивал выживаемость по сравнению с контрольным лечением. Результаты исследования подробно описаны в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
Микророботы представляют собой гениальное сочетание биологии и нанотехнологий. Для их создания учёные прикрепили наполненные лекарствами наночастицы к поверхности клеток зеленых водорослей, которые обеспечивают микророботам движение и позволяют наночастицам эффективно плавать в легких и доставлять терапевтический груз к опухолям.
Наночастицы состоят из крошечных биоразлагаемых полимерных сфер, которые загружены химиотерапевтическим препаратом доксорубицином и покрыты мембранами эритроцитов. Это покрытие выполняет важнейшую функцию: оно защищает наночастицы от иммунной системы, позволяя им оставаться в легких достаточно долго, чтобы оказывать противоопухолевое действие. «Оно действует как камуфляж. Покрытие делает наночастицу похожей на эритроцит организма, поэтому она не вызывает иммунного ответа», — говорит соавтор исследования Чжэнсин Ли, который является доктором наук в области наноинженерии.
Материалы, используемые для их изготовления, биосовместимы, зеленая водоросль Chlamydomonas reinhardtii признана безопасной для использования. Данное исследование основывается на предыдущих работах Ванга и Чжана, в которых использовались аналогичные микророботы для лечения смертельной пневмонии у мышей. «Это были первые микророботы, которые были безопасно протестированы в легких живых животных», — говорит Ванг, автор работы.
Ранее микророботы боролись с распространением бактерий, вызывающих пневмонию, с помощью другого лекарства и клеточной мембраны для наночастиц. Настроив эти компоненты, команда приспособила микророботов для борьбы с распространением раковых клеток в легких. «Мы демонстрируем, что это платформенная технология, которая может активно и эффективно доставлять терапевтические препараты по всей легочной ткани для борьбы с различными типами смертельных заболеваний в легких», — говорит Чжан.
В текущем исследовании мышей с меланомой, метастазировавшей в легкие, лечили с помощью микророботов, которые вводились через небольшую трубку, вставленную в дыхательное горло. Средняя продолжительность выживания мышей, прошедших лечение, составила 37 дней, что выше средней продолжительности выживания в 27 дней у мышей, не получавших лечения, а также у особей, принимавших либо только лекарство, либо наполненные лекарством наночастицы без водорослей.
«Активные плавательные движения микророботов значительно улучшили распределение лекарства в глубоких слоях легочной ткани и увеличили время его удержания, что позволило нам снизить необходимую дозу препарата. Это потенциально уменьшает побочные эффекты при сохранении высокой эффективности выживания», — говорит Ли, соавтор исследования.
В дальнейшем команда будет работать над тем, чтобы довести лечение с помощью микророботов до испытаний на более крупных животных, а конечной целью являются клинические испытания на людях.
