Наночастицы хитозана: новое эффективное оружие против рака
Рак имеет самый высокий уровень смертности в мире по сравнению с другими заболеваниями, в основном из-за отсутствия надлежащего лечения на ранней стадии. Современное лечение рака включает лучевую терапию и химиотерапию, которые оказывают серьезные побочные эффекты на больных, что приводит к смерти большинства пациентов.
Сегодня ведутся обширные исследования с целью уменьшения побочных эффектов противоопухолевых препаратов. Побочные эффекты в основном связаны с неспецифическим воздействием лекарств на ткани-мишени. Следовательно, существует необходимость найти такую систему доставки лекарств, которая может эффективно убивать раковые клетки, не нанося вреда нормальным здоровым клеткам.
Использование нанотехнологий в медицине дает несколько преимуществ по сравнению с традиционными методами лечения ряда раковых заболеваний. Одним из основных применений нанотехнологий в медицине является использование наночастиц для доставки лекарств или других веществ для нацеливания на конкретные типы клеток, в основном раковые клетки или раковые стволовые клетки.
Наночастицы сконструированы таким образом, чтобы доставлять лекарства непосредственно только в пораженные клетки, не нанося вреда нормальным типам клеток, и поэтому наночастицы, которые могут эффективно доставлять противоопухолевые препараты непосредственно раковым клеткам, находятся в активной стадии исследования. Многие из таких наночастиц обладают замечательными свойствами для достижения необходимого результата.
По словам доктора Лоуренса Тамаркина, который является генеральным директором CytImmune Sciences, биофармацевтической компании в США, ведутся активные разработки и исследования методов лечения рака с помощью нанотехнологий, которые уменьшают побочные эффекты и минимизируют стоимость лечения рака для улучшения качества жизни больного. BIND Biosciences, Inc, другая биофармацевтическая компания, использовала медицинскую платформу Nano Engineering для разработки улучшенных лекарственных средств, чтобы обеспечить значительное улучшение лечения различных форм рака, успешно проводят целевую терапию рака, которая в настоящее время находится в фазе 1 и фазе 2 клинических испытаний.
Сегодня многие ученые по всему миру пытаются использовать эту технологию в области медицины. Наночастицы становятся все более известными день ото дня из-за их повсеместного активного применения в диагностических и терапевтических препаратах. В последних достижениях в области формирования наночастиц были опробованы и испытаны различные материалы на предмет изучения их медицинских свойств.
Ученые сделали еще один шаг вперед, адаптировав технологию инкапсуляции в наночастицах и отобранных потенциальных молекулах-носителях, которые продемонстрировали свою способность переносить молекулу лекарственного средства и доставлять его в конкретный орган с замедленным высвобождением. Этот процесс приводит к уничтожению исключительно раковых клеток, не нанося вреда нормальным клеткам пациентов. Одной из таких молекул-носителей, появившихся в последнее десятилетие, является хитозан, полученный из хитина, который впервые был получен из креветок. Было обнаружено несколько способов получения наночастиц хитозана, которые включают эмульгирование, коалесценцию капель эмульсии, обратную мицеллизацию и ионное гелеобразование.
Среди этих методов метод ионного гелеобразования широко используется в связи с его доступностью и осуществимостью. Наночастицы хитозана (CH-NP) были исследованы на предмет их антибактериальной противогрибковой активности, одновременно с этим CH-NP, нагруженный лекарственным средством, исследовали на терапевтические свойства при различных неврологических расстройствах, ВИЧ и раке. Использование хитозана для доставки лекарств связано с меньшей цитотоксичностью, так как это биологически разлагаемая молекула, которая легко разлагается почками in vivo.
Развитие лекарственной устойчивости раковых клеток и неспособность проникнуть в эти раковые клетки являются причинами неудач существующей сегодня медицины. Причина адаптации системы доставки лекарств CH-NP заключается в том, что они являются биосовместимыми и более дешевыми. Благодаря своему наноразмеру, CH-NP легко усваиваются клетками и, следовательно, они могут доставлять лекарство в клетки более точно. Это увеличивает значение CH-NP и является причиной широкого спектра терапевтического применения. Это также делает их потенциальной системой переноса генов.
CH-NP показали огромное терапевтическое значение при различных типах рака. CH-NP влияет на пролиферацию клеточной линии рака желудка человека с помощью механизмов, которые еще до конца не исследованы. Во время исследования на подопытных мышах с раком молочной железы, наночастицы хитозана, содержащие анти- интерферирующие РНК продемонстрировали активный антиангиогенез опухоли. Модифицированные CH-NP были опробованы при пероральной вакцинации против рака молочной железы, что привело к заметному улучшению иммунной защиты у мышей.
При разработке системы доставки лекарств на основе наночастиц важно рассмотреть целевую особенность наночастиц, которая отсутствует в традиционном лекарственном подходе. Отсутствие целевого объекта часто приводит к побочным эффектам. Сегодня ученые разработали эффективную модификацию в Ch-Nps, которая помогает в достижении конкретной больной клетки. Стратегия главным образом включает связывание белка с наночастицами, рецепторы которых присутствуют исключительно на опухолевых клетках. Наиболее подходящий пример — связывание интегрина αvβ3 с CH-NP. Рецептор этого белка широко распространен в различных опухолях, и эта стратегия показала положительные эффекты на примере рака яичников.
Еще одним хорошим примером является модификация CH-NP с фолиевой кислотой, поскольку раковые клетки экспрессируют рецепторы фолиевой кислоты на своих поверхностях клеток. Применялась стратегия двойной инкапсуляции, когда два препарата были инкапсулированы в хитозане. Инкапсуляция паклитаксела и тимохинона в CH-NP приводит к эффективной терапии рака молочной железы. CH-NP усиливает иммунные реакции, не только повышая IgG, IgA и IgM, но также IL-2, Il-4 и IL-6.
Как упоминалось ранее, широкий спектр терапевтических признаков в основном обусловлен модификацией CH-NP в микроокружении опухоли. Микроокружение опухоли с плохой сосудистой системой вызывает повышение температуры и развитие кислотного состояния. Аминогруппа хитозана протонируется в кислой среде, что вызывает набухание CH-NP, что приводит к более быстрому высвобождению лекарственного средства. Кроме того, плохая сосудистая сеть вызывает накопление молекулы манко в микроокружении опухоли. Это явление было описано как повышенная проницаемость и удержание (EPR).
Протонирование в кислотных условиях и EPR могут быть основными аспектами для адаптации лекарственной системы CH-NP в лечении рака. Важно отметить, что использование хитозана осуществляется в качестве носителя лекарственного средства или нуклеиновой кислоты, и меньше значения уделяется терапевтическим значениям самой наночастицы хитозана. Хитозан обладает высоким цитотоксическим эффектом в раковых клетках по сравнению с нормальными клетками. Он вызывает апоптоз и вызывает остановку клеточного цикла в раковых клетках ротовой полости. Модификации в молекуле хитозана были адаптированы для улучшения биоразлагаемости и иммунологической активности.
Важным примером для этого является гликирование молекулы хитозана. Предполагается, что гликозированный хитозан пригоден для борьбы с раком на поздней стадии, когда пациенты имеют очень низкую толерантность к химиотерапии и лучевой терапии. Кроме того, система наночастиц гликоля хитозана используется в качестве тераностического агента, где одновременно проводится диагностика и терапия. Область применения CH-NP широко открыта для многих методов лечения, включающих идентификацию сигнальных путей, измененных CH-NP в раковых опухолях. Также исследования могут быть расширены из-за их влияния на раковые стволовые клетки и циркулирующие опухолевые клетки. Это важный аспект, так как эти два типа клеток являются основной причиной метастазирования опухоли и рецидива рака после медикаментозного лечения.
В целом, на сегодняшний день, хитозан является важнейшей перспективной молекулой в исследованиях рака и нуждается в дальнейшем изучении, что может вскоре привести к революционным открытиям в лечении рака, которые ждут миллионы пациентов по всему миру, страдающих различными видами рака.
Авторы выражают признательность руководству больницы и исследовательского центра Jaslok, Мумбаи, за предоставленную возможность провести фундаментальные исследования в области нанотехнологий для лечения рака.
Правин Потдар Д., Аашутош Шетти U, Лаборатория молекулярной медицины и биологии, больница и исследовательский центр Яслок, Индия.
Оригинал статьи: estudio_del_ulomoides_dermestoides_y_su_importanci.pdf
