Эритроцит и бактерию превратили в инструмент точечной доставки лекарств

Yunus Alapan et al. / Science Robotics, 2018
Немецкие ученые сконструировали доставщик веществ внутри организма из эритроцита и кишечной палочки. Бактерия со жгутиками прикрепляется к эритроциту, несущему в себе лекарство или другое вещество, а также суперпарамагнитные наночастицы. В результате образуется конструкция, в которой бактерия отвечает за движение вперед, а эритроцит корректирует направление под действием внешнего магнитного поля, сообщают исследователи в журнале Science Robotics.
Почти все лекарства обладают побочными эффектами. Часто это обусловлено тем, что действующее вещество попадает не только в нужный орган, но и в другие зоны организма. Для решения этой проблемы, ученые создают системы «прицельной» доставки лекарств. Чтобы средства доставки сами не причиняли вред, их часто делают не искусственными, а из живых клеток или микроорганизмов. Но в этом случае довольно сложно создать эффективную и точную систему движения и управления.
Ученые под руководством Метина Ситти (Metin Sitti) из Института интеллектуальных систем Общества Макса Планка создали новый комплекс для точечной доставки веществ на основе двух биологических объектов — клетки эритроцита и штамма бактерии кишечной палочки (Escherichia coli MG1655) со жгутиками. В качестве вещества для доставки исследователи выбрали доксорубицин, который часто применяют в химиотерапии рака.
Сначала исследователи помещали эритроциты в раствор, содержащий доксорубицин, суперпарамагнитные наночастицы оксида железа, а также вспомогательные вещества. Условия обработки и концентрация веществ были подобраны таким образом, что в эритроцитах открывались поры, через которые из них выходил гемоглобин и проникал доксорубицин и частицы оксида железа, а затем поры снова закрывались. В результате возникала клетка, несущая в себе нужное вещество и пригодная для управления с помощью магнитного поля. Однако она не может передвигаться сама по себе, поэтому в качестве мотора ученые прикрепили к ней бактерию кишечной палочки со жгутиками.
Чтобы надежно прикрепить бактерию к эритроциту, ученые генетически модифицировали ее таким образом, чтобы она экспрессировала на своей мембране белок, меченый биотином. Также эти бактерии покрывали стрептавидином, который образует с биотином одну из сильнейших нековалентных связей в природе. Поскольку эритроциты также покрывались биотином, они надежно соединялись с бактериями и образовывали единую конструкцию, в которой бактерия выполняет роль двигателя, а эритроцит служит в качестве «руля».
Есть множество других разработок для точечной доставки лекарств, основанных на биологических объектах. Например, в прошлом году другая группа ученых из Германии создала гибридный доставщик доксорубицина в раковые клетки, состоящий из сперматозоида и металлической конструкции. Она позволяет управлять движением сперматозоида с помощью магнитного поля, а также высвобождать вещество при столкновении с клетками опухоли.
Григорий Копиев