Российские ученые получили из природных везикул средства доставки лекарств
Российские исследователи из Института биофизики будущего МФТИ, Федерального центра физико-химической медицины им. Ю.М. Лопухина и Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи предложили метод внутриклеточной доставки лекарств с помощью природных внеклеточных везикул с оболочками из клеточных мембран. С помощью таких «биоконтейнеров» препараты можно вводить в клетки без риска нежелательных иммунозависимых заболеваний — аллергий или аутоиммунных патологий.
Доставка лекарств в клетки необходима для терапии вирусных, онкологических и других заболеваний. Однако клеточные мембраны непроницаемы для чужеродных веществ и наноматериалов, а сами клетки защищены от посторонних воздействий с помощью ферментов лизосом и протеасом. Для повышения стабильности лекарственных препаратов применяют липосомы — мембранные пузырьки, состоящие из дорогих очищенных липидов и холестерина. Однако заряженные липиды токсичны для клеток и вызывают образование тромбов и сердечно-сосудистые патологии.
В качестве «контейнеров» для доставки авторы предложили использовать везикулы — внутриклеточные органеллы, которые клетки используют для обмена информацией и биомолекулами между собой. Ученые получили везикулы диаметром 10–200 нм из питательных сред, в которых культивировали клетки человека, и из яблочного сока. Для загрузки препаратом природные везикулы сначала разрушали в лишенной ионов (деионизированной) воде, при замораживании и размораживании или с помощью ультразвуковой обработки. Затем их высушили в тонком слое и нагружали водными растворами пептида или наночастицами золота.
Далее с использованием электронной и флуоресцентной микроскопии исследователи сформировали композитные наночастицы с оболочками из клеточных мембран и диаметрами менее 200 нм. Оказалось, что такие биоконтейнеры способны накапливаться в различных клетках, устойчивы и не токсичны для человека.
«Для внутриклеточной доставки профилактических и лекарственных препаратов без попадания в лизосомы и протеасомы с биодеградацией и развитием воспаления необходимы новые подходы. Нами разработан метод выделения окруженных мембранами везикул из питательных сред после культивирования эмбриональных и раковых клеток человека, а также из сока растений с помощью двухэтапного центрифугирования без использования ультрацентрифуг. В присутствии везикул отсутствовала продукция провоспалительных интерферонов. Поэтому природные везикулы могут служить перспективным средством внутриклеточной доставки низкомолекулярных соединений и наноматериалов», — рассказала один из авторов исследования, заместитель заведующего лабораторией функциональных биоматериалов МФТИ Екатерина Образцова.
Эксперименты показали, что нагруженные везикулы постепенно накапливаются в клетках в течение семи суток, обеспечивая длительное (пролонгированное) действие, необходимое для эффективного лечения. Существенно, что полученные везикулы были стабильны при хранении в холодильнике до пяти месяцев.