Легкое и быстрое связывание целевой молекулы и радиофармпрепарата с лекарственным наноносителем для лечения рака

Идеальная нановезикула для борьбы с раком должна иметь три функции: 1) молекула точного наведения для предпочтительного связывания ее с поверхностными маркерами раковых клеток, 2) прочно связанный радионуклидный сигнал, который позволит ПЭТ-сканированию обнаружить везикулы в организме. и 3) способность проводить и высвобождать медикаментозное лечение, такое как химиотерапия, при раковой опухоли.

Он также будет отвечать двум другим требованиям: иметь простой и легкий метод производства и быть биосовместимым и биоразлагаемым в организме.

Команда Университета Алабамы в Бирмингеме описала крошечную полимерсому, которая в первоначальных доклинических экспериментах, по-видимому, преодолевает эти препятствия. Каждая полимерсома представляет собой полую сферу с тонкой стенкой, но именно покрытие на полимерсоме знаменует собой шаг вперед.

Полимерсомы трехблочного сополимера размером 60 нанометров имеют разлагаемую дубильную кислоту, или ТК, адсорбированную на поверхности посредством водородных связей. Этот ТА, в свою очередь, способен быстро и стабильно связывать молекулу, нацеливающую моноклональное антитело, и радионуклид циркония, или Zr, без необходимости создания специфических линкеров, таких как хелаторы, говорят Евгения Харлампиева, доктор философии, и Сюзанна Э. Лапи, к.т.н., руководители команды ЗАО. Их исследование опубликовано в журнале Биомакромолекулы.

«В этом исследовании мы разработали простой подход к модификации PVPON без хелаторов.₅-ПДМС₃₀-ПВПОН₅ нановезикулы из триблок-сополимера диаметром от 60 до 80 нанометров со слоем полифенола, который можно одновременно использовать для закрепления ⁸⁹Радиофармпрепарат Zr или другие активные ионы металлов для молекулярной визуализации и лиганд, нацеленный на HER2, моноклональное антитело трастузумаб, для нацеливания нановезикул на HER2-положительные клетки рака молочной железы», — сказала Харлампиева, заслуженный профессор кафедры UAB College of Arts and Sciences. химии.₅ представляет собой короткий гидрофильный полимерный блок из пяти мономеров, а ПДМС₃₀ представляет собой более длинный гидрофобный полимерный блок из 30 мономеров в составе трехблочного сополимера.

Рак молочной железы является одним из наиболее распространенных онкологических заболеваний, и глобальные показатели смертности по-прежнему высоки. Системные препараты или терапевтические антитела являются современными методами лечения, но они часто связаны с повреждением и дисфункцией сердца. Доставка лекарств к солидной опухоли под визуальным контролем может обеспечить эффективную активность лекарства при сниженной токсичности.

«Насколько нам известно, наша работа представляет собой первый пример полимерсомы, не содержащей хелаторов, с радиоактивной меткой, способной к длительному многодневному исследованию ПЭТ-визуализации in vivo», — сказал Лапи, директор UAB Cyclotron Facility и профессор в UAB Кафедра радиологии. «Разработанный здесь подход к радиоактивному мечению потенциально может обеспечить стабильное связывание широкого спектра изотопов без выщелачивания радиоактивного металла из мембраны везикул in vivo. Примечательно, что этот подход объединяет неотъемлемые преимущества полифенольной полимерсомной мембраны с преимуществом быстрого закрепления клеток рака молочной железы. нацеленные на лиганды».

В исследовании ТА на полимерсомно-связанном ⁸⁹Zr⁴⁺ радионуклид посредством неспецифического ионного спаривания, а ТА также связывал моноклональное антитело трастузумаб, или Tmab, посредством водородных связей и ионного спаривания. Отмечено отличное сохранение ⁸⁹Zr до семи дней, что подтверждается ПЭТ-сканированием здоровых мышей.

«Нековалентное заякоривание Tmab на полимерсомной мембране может быть очень выгодным для модификации наночастиц по сравнению с разрабатываемыми в настоящее время ковалентными методами, поскольку оно позволяет легко и быстро интегрировать широкий спектр белков-мишеней», — сказала Харлампиева. «Учитывая способность этих полимерсом инкапсулировать и высвобождать противораковые терапевтические средства, они могут быть расширены в качестве точных терапевтических носителей для улучшения здоровья человека с помощью высокоэффективных стратегий доставки лекарств».

Один час инкубации ТА-полимерсом в растворе ⁸⁹Zr-оксалат привел к выходу радиоактивной метки 97 процентов, и эти выходы оставались постоянными в течение одного, трех и семи дней. Меченые полимерсомы не проявляли цитотоксичности при инкубации in vitro с двумя линиями раковых клеток до четырех дней. Кроме того, связывание ⁸⁹Zr в полимерсомах с уже присоединенным Tmab также имел высокие выходы 97 процентов и стабильность в течение семи дней. По словам исследователей UAB, эти выходы связывания достаточно высоки для клинического использования.

Далее стабильное удержание ⁸⁹Zr на ТА-полимерсомах был косвенно продемонстрирован на мышах.

Биораспределение бесплатно ⁸⁹Ранее сообщалось, что радиоактивный индикатор Zr локализуется в основном в позвоночнике и бедрах животных из-за хелатирования циркония с остатками фосфата в кости. Исследователи UAB обнаружили, что при бесплатном ⁸⁹Zr вводили мышам, почти весь он находился в бедренных костях через 24 часа, как было измерено с помощью ПЭТ-сканирования. Совершенно другое биораспределение наблюдалось, когда ⁸⁹Zr-TA-полимерсомы вводили мышам. В костях обнаружена незначительная радиоактивность; вместо этого почти вся радиоактивность была в селезенке и печени. Это место представляет известный ожидаемый клиренс нановезикул через систему мононуклеарных фагоцитов для наноматериалов размером более 6-8 нанометров.

«Наблюдаемая резкая разница между биораспределением свободного ⁸⁹Zr и везикула, меченная металлическим радиофармпрепаратом, важны, поскольку они демонстрируют беспрепятственную способность полимерного наноносителя отслеживаться в естественных условиях», — сказал Лапи.

Сильный контраст изображения у мышей сохранялся в течение семи дней, что является еще одним свидетельством плотного удержания контраста. ⁸⁹Zr на ТА-полимерсомах.

Способность ⁸⁹Полимерсомы Zr-Tmab-TA для нацеливания на HER2-положительные раковые клетки были показаны in vitro путем дифференциального связывания нановезикул с HER2-положительными клетками рака молочной железы по сравнению с HER2-отрицательными клетками. Исследователи говорят, что необходимы дальнейшие испытания на рак молочной железы у животных.

Соавторы исследования «Прямая радиоактивная маркировка везикул триблок-сополимера, нацеленных на трастузумаб, с ⁸⁹Zr для позитронно-эмиссионной томографии», — Вероника Козловская, кафедра химии UAB, и Максвелл Дюшарм, кафедра радиологии UAB.

Другими соавторами с Харлампиевой, Лапи, Козловской и Дурчарм являются Максим Долмат и Джеймс М. Омвери, кафедра химии ЗАО; и Volcanic Engineering, UAB Кафедра радиологии.