Риски наномедицины: наночастицы могут нарушать внутриклеточный транспорт

      Комментарии к записи Риски наномедицины: наночастицы могут нарушать внутриклеточный транспорт отключены

Риски наномедицины: наночастицы могут нарушать внутриклеточный транспорт

Новые лекарственные средства, которые содержат наночастицы, непременно, имеют терапевтическую сокровище, но это не исключает возможности развития осложнений. Ученые Центра биомедицины рака (Centre of Cancer Biomedicine) при Norwegian Radium Hospital в Осло в первый раз продемонстрировали, что наночастицы смогут мешать внутриклеточному транспорту крайне важных веществ, приводя к нежелательным изменениям в физиологии клеток и нарушая их обычное функционирование.

Фундаментальные изучения на клеточных культурах, такие как совершённое в Norwegian Radium Hospital, наглядно демонстрируют, что наночастицы оказывают на клетки отрицательное действие. Несколько врача Иверсена первой продемонстрировала, что накопление наночастиц в клетках может нарушать ответственные дороги внутриклеточного транспорта веществ. Результаты изучения будут размещены в издании Nano Letters.

Научный сотрудник Торе-Гейр Иверсен (Tore-Geir Iversen) и его сотрудники изучали наночастицы размером 30–100 нанометров в диаметре. Это обычный размер наночастиц, применяемых для доставки в клетки лекарственных препаратов и ДНК.

Наночастицы были окрашены так, что флуоресцировали при облучении лазером. Окрашивая частицы различными флуоресцирующими веществами и облучая их светом с различной длиной волны, ученые смогли выяснить локализацию разных наночастиц в клетки посредством микроскопа.

Желтые и фиолетовые точки  – поглощенные
клеткой и накопившиеся в ней
флуоресцентные наночастицы.
(Фото: Radiumhospitalet)

Один из довольно часто применяемых типов наночастиц – флуоресцентные квантовые точки, светящиеся при облучении светом с длиной волны, близкой к ультрафиолетовому диапазону. Второй тип – частицы оксида железа, связывающиеся с флуоресцентными веществами так, что ученые смогут изучить их поглощение клеткой и проследить, в какую часть клетки они переносятся. Частицы оксида железа употребляются в магнитно-резонансной томографии (МРТ) в течение 20 лет.

Опыты продемонстрировали, что белок, транспортирующий в клетку железо, нормально поглощается клеткой, даже если он связан с наночастицей. Но в случае если 99 процентов не связанных с наночастицами молекул белка вольно покидают клетку и употребляются повторно, то белок, который связан с наночастицей, остается в клетке.

В том месте он накапливается в эндосомах – похожих на пузырьки компартментах, заключенных в мембраны. Эндосомы играются наиболее значимую роль во внутриклеточной транспортной совокупности.

«Возможное объяснение», – говорит врач Иверсен, – пребывает в том, что, дабы выйти из клетки, белок обязан состояться в эндосому через весьма узкую трубочку. Наночастицы изучаемого нами размера или не смогут войти в нее, или застревают в и блокируют трубочку».

Это очень важная информация для проектирования будущих наночастиц.

Норвежское изучение подтверждает тот факт, что при разработке лекарств, мишенью которых есть пораженная ткань, не существует стремительных дорог.

«Нас весьма огорчает, что множество интернациональных научных статей с уверенностью заключают, основываясь на не хорошо проверенных данных, что наночастицы действенно транспортируют лекарственные препараты в ядро клетки», – высказывает сожаление врач Иверсен.

В данной связи он и его коллеги сравнительно не так давно опубликовали обзорную статью в изданиях Nanomedicine и Nano Today. В ней ученые приводят конкретные факты, на которых основывается их критика таких утверждений.

«Мы сохраняем надежду, что отечественные обзоры будут содействовать увеличению качества будущих изучений, касающихся клеточного поглощения», – говорит Иверсен.

Начальник проекта
Торе-Гейр Иверсен (Tore-Geir Iversen)
(Фото: Privat)

Врач Иверсен без шуток обеспокоен тем, что фармацевтическая индустрия через чур торопится с разработкой наномедицинской продукции.

В случае если наномедицина используется чтобы продолжить жизнь больного с терминальной стадией рака, тогда накопление наночастиц может не иметь для того чтобы громадного значения, рассуждает он. Но в случае если лекарственный препарат разрабатывается для лечения хронического заболевания, и больной обязан будет принимать его в течение многих лет, фармацевтические компании должны показать, что их препарат всецело разлагается и выводится из организма.

Неприятность, но, усугубляется тем, что кроме того испытания, проводимые на больных с хроническими болезнями, не смогут обеспечить всей полноты информации. Негативные последствия наномедицинских препаратов смогут не проявиться в течение кратковременного опробования, но у больных, принимающих данный препарат для борьбы с хроническим заболеванием, может выявиться повышенная заболеваемость определенными типами рака, разъясняющаяся неполным выведением наночастиц, нарушающих внутриклеточный транспорт.

«Мы не должны перескакивать через фундаментальную клеточную биологию и сходу переходить к клиническим опробованиям либо опробованиям на животных», – даёт предупреждение врач Иверсен.

В предстоящих замыслах норвежских ученых – узнать, будут ли лучше перемещаться по транспортной совокупности клетки наночастицы диаметром меньше 30 нанометров.

Помимо этого, в тесном сотрудничестве со экспертами в области материаловедения, они планируют создать частицы с поверхностными структурами и размерами, каковые разрешат им стабильно циркулировать по организму с кровотоком, взаимодействовать лишь со собственными клетками-мишенями и всецело в них разрушаться. Перед тем как перейти к опробованиям на животных норвежские клеточные биологи собираются наладить прочные контакты с иммунологами.

Как наночастицы попадают в клетку и транспортируются из нее

(Рис. forskningsradet.no)

Наночастицы, другие макромолекулы и белки попадают в клетки организма посредством разных механизмов. Сперва наночастицы инкапсулируются в липидные пузырьки, именуемые везикулами, образующиеся на поверхности клеток. Везикулы сливаются с пузырьками большего размера, известными как эндосомы, каковые после этого вызревают в мультивезикулярные тельца (multivesicular bodies, MVBs).

Мультивезикулярные тельца, со своей стороны, сливаются с лизосомами, в которых происходит разложение белков и других макромолекул протеазами и другими ферментами. Наночастицы смогут транспортироваться из клетки посредством или сортирующих (sorting), или рециркулирующих эндосом (recycling endosomes).

Аннотация к статье в Nano Today

Endocytosis and intracellular transport of nanoparticles: Present knowledge and need for future studies

Перспективы и риски широкого применения наночастиц благородных металлов для очистки выхлопных газов


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: