Микророботы из водорослей доставили лекарства прямо к опухолям в лёгких

Опухоли, которые разрастаются в лёгких, или метастазы, представляют собой серьёзную проблему при лечении рака. Обычная химиотерапия часто не даёт результатов, поскольку медикаменты не воздействует на лёгкие напрямую и не накапливаются в достаточной концентрации, чтобы уничтожать опухоли.


Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего вот уже в течение пяти лет создают биогибридных микророботов. Речь идёт о крошечных средствах для использования в медицине, состоящих из сочетания натуральных и синтетических материалов.

В результате очередного этапа исследований специалисты создали биогибридного микроробота на основе зелёных микроводорослей. Крошечное устройство способно доставлять химиотерапию непосредственно в лёгкие и лечить метастазы непосредственно в органах дыхания.

Синтетических микророботов обычно создают из жёстких металлических или полимерных конструкций, которые сложны в изготовлении. К тому же они не могут добраться к определённым органам и тканям, а ещё способны представлять собой угрозу с точки зрения токсичности.

Микроводоросли решают перечисленные проблемы. Во-первых, будучи живыми, они двигаются автономно, используя волосоподобные отростки (жгутики), в том числе, внутри лёгких. К тому же одноклеточные водоросли менее токсичны, чем другие микроорганизмы. Ещё одно преимущество — дешевизна и относительная простота производства таких лекарственных средств.

Новый биогибридный микроробот получил в лаборатории название algae-NP (DOX)-robot. Он сочетает микроскопические живые зелёные микроводоросли, обычно используемые в фармацевтике, Chlamydomonas reinhardtii, с наночастицами, покрытыми мембранами эритроцитов. На иллюстрации — раскрашенное для наглядности изображение робота-водоросли. Собственно живая составляющая выделена зелёным, лекарственные компоненты — коричневатым.

Клеточные мембраны действуют как естественный «камуфляж», повышая биосовместимость микроробота и предотвращая атаку на него со стороны иммунной системы пациента. В наночастицах содержится распространённый химиотерапевтический препарат под названием доксорубицин.

Микророботов на основе водорослей протестировали на лабораторных мышах с метастазами в лёгких. Вводя микророботов через трахею, исследователи могли транспортировать лекарство непосредственно в органы дыхания и тем самым свести к минимуму побочные эффекты для остального организма. Оказавшись в лёгких, биоинженерные создания могли там плавать и распределять лекарство по лёгочной ткани. Такой подход также сберегает от разрушения иммунные клетки лёгких, позволяя лекарству постепенно высвобождаться из наночастиц.

Ранее исследователи использовали своих микроскопических биороботов для лечения пневмонии. По сравнению со свободными лекарственными препаратами и статически заряженными наночастицами, которые не могут перемещаться сами по себе, биогибридные «лекарственные курьеры» накапливались в большей концентрации и дольше удерживались в лёгких. А затем иммунные клетки в конечном итоге расщепляли микророботов на нетоксичные компоненты и полностью выводили из организма.

За счёт более эффективной доставки химиотерапии к поражённым тканям лёгких биогибридные создания значительно улучшили терапевтические результаты, уменьшив опухоли в лёгких и продлив жизнь подвернутых такой терапии мышей. У грызунов после описанных процедур выживаемость в среднем увеличилась на 40%, с 27 до 37 дней.

Уже на упомянутом этапе исследования его авторы убедились, что достижение представляет собой мощный подход к доставке лекарств в лёгкие. Следующим этапом станет лечение других сложных заболеваний, связанных с лёгкими, таких как муковисцидоз (наследственный недуг) и идиопатический лёгочный фиброз (пневмония неизвестного науке происхождения).

Также коллектив исследователей работает над способом более эффективной и щадящей для пациентов доставки к целевым органам биогибридных микророботов. Пока они видят перспективы в управлении движением роботов с помощью магнитного наведение или воздействия ультразвуком, чтобы повысить концентрацию лекарств в определённых участках организма.

Конечно, до появления в клиниках новинки в статусе разрешённого лекарства ещё далеко, признают создатели технологии. Но в целом, убеждены учёные, сочетание живых микроводорослей с наночастицами, покрытыми клеточной мембраной, способно заложить основу для биоинженерных методов лечения рака.