Подробные результаты могут привести к более точным и эффективным методам лечения и диагностики различных заболеваний, включая рак.
Исследование обрисовывает в общих чертах новое руководство дизайна, которое могло бы быстро продвинуть разработку чувствительных к болезням наноматериалов для использования в разработке новых лекарственных препаратов.
Материалы и методы обследования
Исследователи разработали модульный пептид, который самопроизвольно собирается в наноструктуры и предсказуемо и надежно трансформируется или распадается на аминокислоты, когда они вступают в контакт с ферментом ММР-9. Разработанные компоненты включают заряженный сегмент наноструктуры, чтобы облегчить ее восприятие и взаимодействие с ферментом; расщепляемый сегмент структуры, чтобы он мог фиксироваться на ферменте и определять, как реагировать; и гидрофобный сегмент структуры для облегчения самостоятельной сборки терапевтического ответа.
Результаты научной работы
Пептиды самопроизвольно образуют сферические или червеобразные наноструктуры, которые могут трансформироваться или разрушаться ферментами, сверхэкспрессируемыми в раковых клетках. Контролируя форму и заряд наноструктур, ученые могут предугадать скорость взаимодействия ферментов, которые можно использовать для контролируемого высвобождения лекарственных веществ. Ученые давно пытаются разработать лекарственную терапию, которая будет способна более точно диагностировать, направлять и эффективно лечить угрожающие жизни заболевания, такие как рак, сердечно-сосудистые и аутоиммунные заболевания. Одним из многообещающих методов является разработка трансформируемых наноматериалов, которые могут циркулировать по организму и предоставлять диагностическую информацию или высвобождать точно нацеленные лекарственные вещества в ответ на ферменты-маркеры заболевания.
Благодаря недавно опубликованной работе исследователей из Центра перспективных научных исследований (ASRC) в Аспирантском центре Городского университета Нью-Йорка (The Graduate Center of The City University of New York), Бруклинского колледжа (Brooklyn College) и колледжа Хантера (Hunter College), ученые теперь получили рекомендации по проектированию, которое может быстро ускорить разработку таких наноматериалов. В исследовании, которое опубликовано в журнале ACS Nano, ученые подробно описывают широко применяемые результаты своей работы для характеристики наноматериала, который может предсказуемо, конкретно и безопасно реагировать на сверхэкспрессию фермента матриксной металлопротеиназы-9 (MMP-9). MMP-9 помогает организму разрушать ненужные внеклеточные материалы, но когда его уровни слишком высоки, он играет роль в развитии рака и некоторых других заболеваний.
«В настоящее время нет четких правил о том, как оптимизировать наноматериалы, чтобы они могли реагировать на MMP-9 предсказуемым образом», – сказала Джие Сон (Jiye Son), автор исследования. «В нашей работе описан подход с использованием коротких пептидов для создания энзим-чувствительных наноструктур, которые можно настраивать для выполнения определенных терапевтических действий, таких как только нацеливание на опухолевые клетки и включение высвобождения лекарственного вещества в непосредственной близости от этих клеток».
Значимость
«Эта работа является критически важным шагом на пути к созданию новых интеллектуальных средств доставки лекарственных веществ и методов диагностики с точно настраиваемыми свойствами, которые могут изменить методы лечения и ведения болезней», – сказал Джие Сон. «В то время как мы специально сосредоточились на создании наноматериалов, которые могли бы воспринимать и реагировать на MMP-9, компоненты нашего руководства по проектированию могут способствовать разработке наноматериалов, которые чувствуют и реагируют на другие клеточные стимулы».
Среди других достижений, работа исследовательской группы основывается на их предыдущих выводах, которые показали, что аминокислотные пептиды могут инкапсулировать и превращаться в волокнистые склады лекарственных веществ при взаимодействии с ММР-9.
Авторы другого исследования утверждают, что высокие дозы витамина С делают лечение рака эффективным.
