Это всего лишь мечта о будущем: Маленькие роботы, распределяющие лекарства по человеческому телу, пока что фантастика. Однако, как показал эксперимент, природные нанороботы с подобными способностями уже существуют сегодня. Таким образом, морские бактерии могут действовать как переносчики противораковых препаратов, независимо перемещаться по организму и с уверенностью находить опухоли. Основной момент: организмы используют магнитные поля и концентрации кислорода, чтобы ориентироваться, сообщают исследователи в журнале «Nature Nanotechnology».
Химиотерапия является одним из центральных столпов лечения рака. В терапии используются специальные препараты, вводимые в виде инфузий, инъекций или таблеток, которые предназначены для предотвращения прогрессирования заболевания. Эти цитостатики могут препятствовать делению раковых клеток и вызывать их гибель. Однако лечение цитотоксинами имеет один существенный недостаток: препараты поражают не только пораженные, но часто и здоровые клетки организма - с опасными последствиями.
Чтобы избежать этого побочного эффекта, ученые постоянно тестируют так называемые нанотранспортные средства - небольшие молекулы, предназначенные для доставки противоракового препарата прямо в место-мишень. «Однако процент попаданий таких транспортеров до сих пор был очень низким», - говорят исследователи под руководством Уайди Фелфула из Политехнической школы в Монреале. Однако теперь команда разработала метод, который может решить эту проблему.
Перевозчик с магнитным чутьем
Для своих разработок ученые создали «легион транспортеров», который не только может быть загружен лекарствами, но и самостоятельно перемещается по кровотоку и точно выявляет активные раковые клетки. Изюминка: они использовали тип бактерий с удивительными способностями.
Magnetococcus marinus - это вид, у которого есть так называемая магнитосома. Это позволяет ей ориентироваться в магнитном поле Земли. «В природе бактерии плавают вдоль линий магнитного поля, а также имеют тенденцию двигаться в сторону низких концентраций кислорода», - пишут ученые. Исследователи использовали миллионы этих маленьких организмов для создания своих лекарств. Для этого они снабдили каждую бактериальную клетку 70 искусственными нанолипосомами, которые могут быть загружены противораковыми препаратами.
Бактерии находят области, которые трудно лечить
Используя модель мыши, команда показала, что автономные переносчики целенаправленно движутся к раковым клеткам, когда их вводят в организм рядом с опухолью кишечника и контролируют с помощью искусственно созданного магнитного поля. Благодаря тому, что они предпочитают области с низким содержанием кислорода, они безошибочно находят опухолевые зоны с особенно быстро делящимися раковыми клетками.
В ходе эксперимента до 55 процентов использованных бактериальных клеток проникли глубоко в эти трудно поддающиеся лечению области - удивительный успех, как сообщают исследователи. Это означает, что бактерии уже могут действовать как наноботы будущего. В будущем мини-роботы размером всего в несколько нанометров будут самостоятельно искать источники болезней в организме человека и устранять их.
Меньше побочных эффектов, больше эффективности
«Наша разработка открывает двери для синтеза новых носителей для терапевтических или диагностических средств», - говорит соавтор Сильвен Мартель из Политехнической школы. Для больных раком этот метод означает проблеск надежды: «В химиотерапии, которая настолько токсична для всего организма, наши природные нанороботы могут быть использованы для доставки лекарств непосредственно в целевую область - таким образом устраняя вредные побочные эффекты и в то же время время, повышающее терапевтическую эффективность», - заключает Мартель.