Ученые Политеха создали носитель для доставки веществ из брокколи к опухоли кишечника

Речь идет об изотиоцианатах — природных соединениях, которыми богаты брокколи, кресс-салат и белокочанная капуста. Их противоопухолевые свойства активно изучаются, однако использование таких веществ в лечении ограничивает их нестабильность в кислой среде желудка. Из-за этого соединения могут разрушаться еще до того, как достигнут нужного участка организма.

Решить проблему исследователи предложили с помощью двухуровневой системы доставки. Специалисты Лаборатории нано- и микрокапсулирования биологически активных веществ Института биомедицинских систем и технологий СПбПУ поместили изотиоцианаты в микрочастицы карбоната кальция, а затем заключили их в желатиновые капсулы. Получившаяся конструкция работает по принципу матрешки.

Желатиновая оболочка защищает содержимое от желудочного сока. В кишечнике под действием фермента трипсина она разрушается и освобождает частицы карбоната кальция. Они устойчивы в нейтральной среде, но растворяются при повышенной кислотности, характерной для опухолевой ткани и клеточных лизосом, постепенно высвобождая действующие вещества.

«Мы взяли доступное, дешевое и возобновляемое сырье — семена брокколи, разработали эффективный и простой способ выделения смеси изотиоцианатов и научились доставлять их в необходимую область. Идея в двойной защите: желатиновая оболочка проводит препарат через желудок, а карбонат кальция внутри раскрывается только в кислой среде опухоли и высвобождает действующее вещество постепенно. Такой носитель принимают перорально, а не вводят инъекцией, и это заметно упрощает лечение для пациента. Причем работает он в связке с классической химиотерапией, усиливая ее», — отметил руководитель лаборатории, доктор биологических наук Александр Тимин.

Разработку сначала испытали в модельных средах, имитирующих условия желудка, кишечника и внутриклеточного пространства. Затем систему проверили на культуре клеток рака толстой кишки, трехмерных клеточных сферах и мышах с опухолью кишечника.

Особое внимание ученые уделили сочетанию нового носителя с 5-фторурацилом — химиопрепаратом, который применяется при лечении колоректального рака. Наиболее выраженное подавление опухоли наблюдалось у животных, которые получали оба средства одновременно.

Анализ показал, что совместное действие веществ оказалось сильнее эффекта каждого из них по отдельности. Индекс комбинации составил 0,73−0,76, а значение ниже единицы указывает на синергетический эффект. По мнению исследователей, это может позволить в дальнейшем использовать меньшие дозы химиопрепарата и снизить токсическую нагрузку на организм. При этом проведенные испытания показали безопасность самого носителя для клеток крови.

"Похожие системы на основе карбоната кальция разрабатывают во многих лабораториях, но мы соединили сразу несколько идей: природные компоненты, двухуровневую систему доставки и комбинированный эффект с действующим химиотерапивтическим препаратом. Именно эта связка и дала синергетический эффект. Сейчас наша задача в оптимизации процесса извлечения изотиоцианатов из природного сырья, дополнительной модификации носителей, а также в проверке платформы на других типах опухолей", — пояснил старший научный сотрудник лаборатории, кандидат физико-математических наук Тимофей Карпов.

Основным направлением применения разработки ученые считают лечение опухолей толстой и прямой кишки. Пероральный способ приема может сделать терапию более удобной, а использование растительного сырья и относительно простого способа производства создает возможности для дальнейшего масштабирования разработки.

Источник: Газета «Вечерний Санкт-Петербург»