Учёные из Института интегративных нанонаук (нем. Institut für Integrative Nanowissenschaften, IIN) и Технического университета Кемница (нем. Technische Universität Chemnitz) предложили лечить рак женской репродуктивной системы с помощью сперматозоидов — а точнее, использовать их как средство доставки противоопухолевых препаратов. Исследователи показали, что «в пробирке» этот способ действительно работает, но перед тем, как опробовать его на людях, придётся решить ещё множество проблем. Препринт статьи опубликован на сайте arXiv.org.
Уже несколько десятков лет учёные пытаются придумать, как доставлять лекарства именно туда, где они нужны — например, к опухоли. Когда препараты вводят в организм традиционными методами, они распределяются по нему относительно равномерно и проникают не только в больной, но и в здоровые органы — и нередко им вредят. Но найти оптимальный способ транспортировки лекарств пока не удаётся, потому что все они сталкиваются с какими-то сложностями: например, бактерии могут вызвать «ложную тревогу» иммунитета, а липосомы с трудом проникают в ткани.
Авторы нового исследования предложили использовать в качестве «курьеров» сперматозоиды. Во-первых, попасть в женскую репродуктивную систему — это, фактически, их предназначение, сперматозоиды готовились к этому всю эволюционную историю. Во-вторых, сперматозоиды могут впитать большие количества препаратов. В-третьих, их мембраны защитят лекарство от воздействия внешней среды, не дадут ему «убежать» и вызвать иммунный ответ.
Но есть проблема: предоставленные сами себе, сперматозоиды, скорее всего, не смогут доставить препарат туда, куда нужно, так как движутся к яйцеклетке; опухолевые клетки их «не интересуют», и столкнуться с ними они могут только случайно. Чтобы управлять сперматозоидами, учёные создали специальные «шлемы» (в оригинальном тексте — tetrapod microstructure — «четырёхногая микроструктура»). Это похожие на трубочки полимерные структуры длиной в несколько микрометров, покрытые тончайшим слоем железа и титановым напылением. Внутри — механизм из четырёх «лепестков», выступающих наружу. Когда сперматозоид попадает в такую трубочку, лепестки защёлкиваются и запирают головку в шлеме. Но если он сталкивается с опухолью, лепестки раздвигаются, сперматозоид освобождается и может внедриться в клетку. Железное покрытие позволяет учёным управлять сперматозоидами при помощи магнита, а титановое напыление уменьшает риск возникновения нежелательных реакций.
Исследователи проверили работоспособность идеи на примере бычьей спермы. Они показали, что сперматозоиды надёжно запирают лекарство внутри: когда отдельные клетки «пропитывают» им, а затем помещают в раствор на 96 часов, они отдают наружу только 18% препарата. Хотя сперматозоиды в шлемах двигались на 43% медленнее, чем обычные, учёным удалось благополучно довести их до модели опухоли. Через 24 часа они не давали никакого эффекта, но спустя двое суток убивали раковые клетки почти так же эффективно, как раствор аналогичного препарата (в живых остались 47% и 45% клеток соответственно). Через 72 часа сперматозоиды показали наилучший результат — выжили только 13% раковых клеток.
Эти результаты обнадёживают, но для того, чтобы использовать этот метод лечения на людях, учёным предстоит решить ещё множество проблем. Как избежать случайной беременности? Как избавиться от оставшихся в организме шлемов (а их, возможно, будут тысячи)? Где брать сперму? Как эффективно контролировать множество сперматозоидов сразу? Мы увидим технологию в действии не раньше, чем исследователи получат ответы на все эти вопросы.
