7.3. Нанотехнологии в онкологии, гематологии и трансфузиологии

Проблеме применения наночастиц для диагностики и терапии онкологических заболеваний в последнее десятилетие были посвящены многочисленные исследования. В настоящем разделе приводятся лишь последние данные, касающиеся этого важного вопроса.

В диагностике опухолей используются различные типы наночастиц, включая квантовые точки, нанооболочки, коллоидные наночастицы металлов, суперпарамагнитные наночастицы и углеродные наноструктуры. Результаты исследований, направленных на использование квантовых точек для визуализации опухолей, уже были описаны в разделе 5.1. Основной проблемой на пути использования квантовых точек для диагностики опухолей является достаточно высокая токсичность металлов, входящих в состав первых. Для уменьшения токсичности применяются пассивирующие покрытия, например, сульфидами цинка и кадмия. Фотостабильность покрытых этими материалами квантовых точек не страдает. Дополнительное улучшение биосовместимости квантовых точек достигается их покрытием полиэтиленгликолем, белками и углеводами (Hartman et al., 2008). Нанооболочки, покрытые тонким слоем золота, могут использоваться для одновременной диагностики и терапии опухолей. В исследовании Gobin et al. (2007) облучение аккумулированных в опухолевой ткани нанооблочек околоинфракрасным светом приводило к термической деструкции карцином у мышей. Суперпарамагнитные наночастицы могут служить эффективным контрастным агентом при проведении магнитно-резонансной томографии. В настоящее время имеется опыт четкой визуализации злокачественных опухолей прямой кишки (Тота et al., 2005) и рака молочной железы (Funovics et al., 2004) с помощью суперпарамагнитных частиц с присоединенными к их поверхности моноклональными антителами. Одним из перспективных способов направленной доставки суперпарамагнитных наночастиц в опухолевую ткань является их конъюгация с фолиевой кислотой. Активный захват последней опухолевыми клетками обеспечивает избирательное накопление наночастиц в опухоли (Sun et al., 2006). Подобно нанооболочкам, суперпарамагнитные наночастицы могут использоваться для термической абляции опухолей. Нагревание наночастиц в данном случае обеспечивается облучением импульсным магнитным полем. Недавно завершенная I фаза клинического исследования, проведенного на пациентах с раком предстательной железы, показала достоверное снижение простатоспецифического антигена у 8 из 10 пациентов, прошедших процедуру термической абляции опухоли с помощью суперпарамагнитных наночастиц (Johannsen et al., 2007).

Углеродные нанотрубки также рассматриваются в качестве перспективных противоопухолевых наноструктур. В работе Kam et al. (2005) было показано, что функционализированные фолатом однослойные нанотрубки интернализировались опухолевыми клетками, причем облучение опухоли ближним инфракрасным светом приводило к интенсивному разогреву нанотрубок, вызывавшему лизис клеток опухоли без повреждения соседних клеток.

Кроме углеродных нанотрубок, для визуализации и терапии опухолей в будущем могут применяться производные фуллерена. Эндоэдральные комплексы фуллерена с ионами гадолиния Gd3+, называемые гадофуллеренами, в настоящее время используются в качестве неселективных контрастных агентов для магнитно-резонансной томографии. Большой интерес вызывает перспектива использования гадофуллеренов для прицельной визуализации опухолей, однако к настоящему времени таких исследований не проводилось. Теоретическая возможность создания конъюгатов противоопухолевых антител с «пустыми» молекулами фуллеренов была изучена в работах Ashcroft et al. (2006) и Rancan et al. (2007).

Различные типы наночастиц могут выступать в роли транспортеров противоопухолевых препаратов. Основной проблемой при этом является обеспечение селективного накопления содержащих препарат наночастиц в опухолевой ткани. Для решения этой проблемы используются два подхода - пассивное и активное «прицеливание» (targeting) (Lamrners et al., 2008). Пассивная доставка химиотерапевтических средств, иммобилизированных на наночастицах, основана на таких особенностях опухолевых сосудов, как повышенная проницаемость и отсутствие полноценных лимфатических капилляров. В результате длительно циркулирующие в кровотоке наночастицы накапливаются в интерстиции опухоли и задерживаются в нем (Duncan, 2006). Активная доставка предполагает соединение поверхности наночастиц, содержащих химиопрепарат, с моноклональными антителами или специфическими пептидами, которые распознаются поверхностными рецепторами опухолевых клеток.

Примером пассивной доставки химиопрепаратов к опухолевым клеткам может служить использование в клинической практике липосом, нагруженных доксорубицином. Известны также липосомальные противоопухолевые препараты, содержащие винкристин и цисплатин. Для пассивной доставки противоопухолевых препаратов широко используются биополимеры. Так, например, в 2005 году был одобрен для клинического применения при раке молочной железы препарат абраксан, представляющий собой конъюгат альбумина и паклитаксела. Примером активной доставки является использование конъюгатов радионуклидов, иммунотоксинов и противоопухолевых антибиотиков с антителами против CD20, CD25 и CD33 при диагностике и терапии неходжкинской лимфомы, Т-клеточной лимфомы и острого миелобластного лейкоза, соответственно (Larnmers et al., 2008).

Исчерпывающая информация об использовании нанотехнологии в онкологии может быть получена из обзоров Hartman et al. (2008) и Lammers et al. (2008).

Нанобиотехнологии открывают широкие возможности для создания новых классов кровезаменителей, лишенных недостатков донорской крови. Одним из примеров второго поколения кровезаменителей является полигемоглобин, связанный с каталазой и супероксиддисмутазой (Powanda, Chang, 2002). Кровезаменители на основе такого полигемоглобина особенно эффективны при геморрагическом шоке, сопровождающемся массивной ишемией с последующей реперфузией. Третье поколение кровезаменителей, разрабатываемое в настоящее время, основано на создании искусственных эритроцитов, содержащих гемоглобин и ферментативные системы. Определенный интерес представляет модель искусственного эритроцита, предложенная Chang et al. (2003). Оболочкой такой искусственной клетки служит тонкая мембрана, состоящая из кополимера полилактида и полиэтиленгликоля и проницаемая для глюкозы и других небольших гидрофильных молекул. Внутри искусственного эритроцита содержится гемоглобин, супероксиддисмутаза, каталаза и метгемоглобинредуктаза. Результаты экстраполяции данных о продолжительности циркуляции искусственных эритроцитов в крови, полученных на крысах, на клиническую ситуацию у человека показывают, что среднее время циркуляции может составлять до 41 часа.

<<< Назад | Читать дальше >>>

Нанотехнологии в биологии и медицине: современное состояние вопроса

Нанотехнологии в биологии и медицине. Коллективная монография под ред. чл.-корр. РАМН, проф. Е. В. Шляхто. 2009 г.