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

Sorry that something went wrong, repeat again!

5комментариев

сначала новые
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
Андрей Саватеев

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
Андрей Саватеев

Мышей не спрашивают, а до людей концепция пока не дозрела

5

Да, всё это сложно и интересно.