Магнитный конвой

магнитосомы

Третьего дня в Nature Nanotechnology вышла любопытная работа канадских исследователей из Institute of Biomedical Engingeering, McGill University и University of Montreal, описавших использование бактерий Magnetococcus marinus MC-1 для активного транспорта лекарств вглубь гипоксических зон опухолей у экспериментальных животных.

Одна из основных причин того, что солидные опухоли рецидивируют, несмотря на изначальный ответ на терапию, заключается в том, что в центре их трехмерной структуры есть своеобразное ядро, в котором опухолевые клетки находятся в очень неблагоприятных условиях – им там тесно (интерстициальное давление очень высокое), мало еды и факторов роста (эти вещества не могут пройти так глубоко против градиента концентрации и давления) и очень мало кислорода (по той же причине).

В результате – эти клетки переходят в дремлющее состояние и активно не делятся. Из-за того, что их механизмы деления выключены или почти выключены, препараты, убивающие активноделяющиеся клетки (конвенциональные химиотерапевтические лекарства), на них не действуют. Большие биологические молекулы внутрь опухоли попасть тоже не могут – из-за своего размера.

Поэтому, лечение как правило выбивает только те клетки, которые находятся на поверхности опухоли, а дремлющие клетки в центре остаются живыми. Получив вновь доступ к питательным веществам и кислороду, они просыпаются и начинают расти. Начинается рецидив.


Подробнее про это можешь прочитать в Прощай, плоская биология и Электроспиннинг    


Естественно, ученые ищут возможности доставки лекарств в сердце опухоли. Для этого пока есть две принципиальных возможности: 1) вводить лекарство прямо в ткань опухоли (внутриопухолевые инъекции) и 2) использовать клетки, способные к движению, для транспорта лекарств.

Новые иммуномодулирующие препараты, например, ингибиторы иммунных контрольных точек, отчасти решают эту проблему, так как они в принципе «срывают иммунную систему с поводка», а ее клетки сами уже как-то добираются до своих целей.

Но этого мало. Нужен носитель, который активно протащит лекарство вглубь, уничтожая те клетки, из которых может получиться будущий рецидив. Magnetococcus marinus это бактерия, обладающая особой органеллой – магнетосомой.

магнетосома

Магнетосома – это структура внутри бактерии, содержащая ферромагнитные кристаллы. Под воздействием магнитных полей Земли эти кристаллы выстраиваются внутри бактерии в цепочки наподобие стрелок компаса, помогая бактерии изменить направление движения в нужную ей сторону.

Такое движение называется магнитотаксис, он позволяет бактериям найти направление в сторону Северного или Южного полюса. Эволюция подарила этот механизм не всем микроорганизмам, а тем, кому, например, не выжить в поверхностных водах, где много растворенного кислорода (для некоторых живых веществ кислород губителен). Такие бактерии называют микроаэрофилами: они предпочитают быть ближе ко дну, где кислород есть, но его мало. И вот магнитосомы указывают им, где дно: в Северном полушарии – к Югу от поверхности воды, а в Южном – к Северу.

Magnetococcus marinus – это микроаэрофильная бактерия с магнетосомой. Очевидно, что ей должно «понравиться» не только дно морское, но и центр опухоли, где тоже мало кислорода и большое давление. Magnetococcus обладает флагеллами – пропеллером, позволяющим ему активно пробиваться сквозь плотную среду (у штамма MC-1 таких пропеллеров два).


О том, как работают флагеллы – читай в Секреты вертихвостки


Канадские ученые решили, что раз так, то быть магнетококкусу транспортом. Они нагрузили каждую бактерию 70ю нанолипосомами с цитотоксическим лекарством и ввели примерно 100 миллионов таких нагруженных бактерий в ткань неподалеку от колоректальной опухоли, трансплантированной мышам с выраженным иммунодефицитом.

Попав в ткань опухоли, бактерии начинали активно двигаться в сторону максимальной гипоксии, то есть в центр, а ученые помогали им, конфигурируя магнитное поле так, чтобы корректировать их движение. В результате, 55% участников этого магнитного конвоя достигло своей цели и успешно «разгрузилось».

Если эта концепция магнитного транспорта подтвердит свою эффективность и будет развиваться, то это позволит не только снизить риски рецидивов, но и существенно ограничить токсичность лечения, так как цитотоскические препараты будут распространяться не по всему организму, а попадать только туда, куда их отвезут бактерии.

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.

5 комментариев

по хронологии
по рейтингу сначала новые по хронологии
1

Интересно, а что происходит с этими бактериями, когда они достигают своей цели, они потом разрушаются? И насколько они сами по себе безопасны, т.е. не могут ли они вызвать какое-то заболевание?

Автор2

Это еще предстоит изучать. Часть погибнет, часть выживет, наверное. Чтобы вызывать инфекционное заболевание они должны обладать вирулентностью , то есть инструментами, вызывающими заболевание именно у человека, а природа подготовила их к другой жизни - в море.

3

Чем-то напоминает безвозвратную высадку на Марс )). А может такое быть, что они в новых условиях, со временем, станут патогенными?

Автор4

Мышей не спрашивают, а до людей концепция пока не дозрела

5

Да, всё это сложно и интересно.