|
Ученые из Университета Саутгемптона (University of Southampton) разработали «умные» наноматериалы, нарушающие кровоснабжение раковых опухолей.
Группа исследователей во главе с преподавателем физики доктором Антониосом Канарасом (Antonios Kanaras) показала, что небольшая доза наночастиц золота может активировать или подавлять гены, вовлеченные в ангиогенез – сложный процесс, ответственный за доставку кислорода и питательных веществ в большинство типов злокачественных опухолей.
«Синтезированные нами наночастицы золота, функционализированные пептидами, очень эффективно либо активируют, либо ингибируют гены ангиогенеза», - комментирует свою работу доктор Канарас.
Схематическое изображение различных типов наночастиц золота, используемых в экспериментах доктора Канараса и его коллег. NR – наностержни, HG – полые наночастицы, SP – сферические наночастицы, CS – наночастицы с кремниевым ядром и оболочкой из золота. (Рис. University of Southampton)
Но ученые пошли на шаг дальше. Лазерно-индуцированные методы, основанные на принципе поверхностного плазмонного резонанса наночастиц, уже представлены в качестве эффективного терапевтического инструмента для разрушения опухолевых клеток. Доктор Канарас и его коллеги применили основанный на лазерном излучении низкой интенсивности метод для повреждения и восстановления жизненно важной категории нераковых клеток – человеческих клеток эндотелия сосудов. Эндотелиальные клетки образуют внутреннюю оболочку кровеносных сосудов и играют ключевую роль в ангиогенезе.
Как показали эксперименты, степень повреждения или восстановления этих клеток зависит от типа наночастиц золота, которые либо имеют своей мишенью клеточную мембрану, либо поглощаются клеткой путем эндоцитоза. Коллоидные наночастицы золота с одинаковым электрическим зарядом и размером, но несущие разные пептидные последовательности могут селективно и целенаправленно включать специфические клеточные функции, связанные с ростом кровеносных сосудов. Ученым удалось достичь специфического связывания несущих пептиды наночастиц с двумя экспрессируемыми эндотелиальными клетками рецепторами (VEGFR-1, NRP-1), контролирующими ангиогенез.
«Мы обнаружили, что в манипуляциях с клеткой наночастицы золота могут играть двоякую роль. Применяя лазерное излучение, мы можем использовать наночастицы либо для разрушения эндотелиальных клеток, ограничивая тем самым приток крови в опухоль, либо для селективного раскрытия клеточной мембраны и эффективной доставки в клетку лекарственного препарата», - объясняет доктор Канарас.
Облучение наночастиц золота лазером приводит к возникновению явления, известного как поверхностный плазмонный резонанс (surface plasmon resonance). Мембрана человеческих эндотелиальных клеток экспрессирует рецептор фактора роста васкулярного эндотелия - VEGF (vascular endothelial growth factor). Под воздействием лазерного облучения низкой интенсивности наночастицы золота с защитной оболочкой из олигоэтиленгликоля (OEG), функционализированные пептидами, специфическими связывающимися с рецепторами VEGF, селективно раскрывают мембрану эндотелиальной клетки (верхний ряд). Наночастицы с оболочкой из олигоэтиленгликоля, не несущие на своей поверхности специфических лигандов, поглощаются клеткой путем эндоцитоза, приводя к ее гибели (нижний ряд). (Рис. Nano Letters)
Отследив внутриклеточную судьбу функциональных наночастиц и влияние наночастиц с разными пептидными покрытиями на профиль экспрессии генов, связанных с гипоксией и ангиогенезом, ученые убедились в выраженном влиянии их метода на экспрессию важнейших для ангиогенеза генов.
По мнению доктора Канараса и его коллег, их метод лечения, основанный на мягком лазерном облучении, опосредованном плазмоном, в сочетании со специфическим таргетингом клеточных мембран, открывает новые пути управления клеточной проницаемостью и представляет собой новую стратегию регуляции генов в эндотелиальных клетках.
Своей конечной целью исследователи считают разработку полного нанотехнологического набора инструментов для воздействия на процесс ангиогенеза. Они уже прошли около половины пути и, чтобы воплотить свои планы в жизнь в течение пяти-десяти лет, продолжают активный поиск источников финансирования.
По материалам
Gold nanoparticles bring scientists closer to a treatment for cancer
Оригинальные статьи:
Dorota Bartczak, Otto L. Muskens, Timothy M. Millar, Tilman Sanchez-Elsner, Antonios G. Kanaras. Laser-Induced Damage and Recovery of Plasmonically Targeted Human Endothelial Cells
Dorota Bartczak, Tilman Sanchez-Elsner, Fethi Louafi, Timothy M. Millar, Antonios G. Kanaras. Receptor-Mediated Interactions between Colloidal Gold Nanoparticles and Human Umbilical Vein Endothelial Cells
Источник: NanoNewsNet
Related Articles: |
