Лекарство из семени: как свиная сперма помогает победить рак глаза у детей

Ученые нашли способ доставлять лекарство от редкого типа рака в заднюю часть глаза, не повреждая при этом окружающие структуры. И помогло им в этом… вещество, полученное из свиной спермы.

Метод, который уже протестировали на мышах, нацелен на борьбу с ретинобластомой — раком сетчатки. Он использует уникальную способность сперматозоидов проникать через биологические барьеры. Если новая техника докажет свою безопасность и эффективность на людях, пациенты с ретинобластомой (в основном маленькие дети) смогут получать химиотерапию без болезненных и потенциально опасных для глаз инъекций.

«Учитывая, что большинство пациентов — это дети раннего возраста, методы лечения, позволяющие сохранить глаз и минимизировать токсичность, критически важны для их дальнейшего благополучия», — рассказала соавтор исследования Ю Чжан, исследователь в области фармацевтики из Шэньянского фармацевтического университета (Китай).

Проблема и неожиданное решение

Ретинобластома встречается у 1 из 18 000 детей. Почти все пациенты младше 5 лет, а две трети — младше 2 лет. Опухоль располагается в самом дальнем углу глаза, и чтобы доставить туда лекарство, нужно пройти через роговицу или через боковую стенку глазного яблока. Обычная химиотерапия требует инъекций, которые могут повредить глаз.

Команда Чжан решила обойти эту проблему, создав безопасный и безболезненный способ доставки. Ученые задались вопросом: какие природные биологические системы лучше всего умеют преодолевать барьеры? Ответ пришел неожиданно — сперматозоиды.

«Это натолкнуло нас на мысль: а не обладают ли экзосомы из семенной жидкости такой же способностью проникать через глазные барьеры?» — объясняет Ю Чжан.

Экзосомы — это крошечные жировые пузырьки, с помощью которых клетки передают белки и другие вещества. В семенной жидкости экзосомы переносят белки, помогающие сперматозоиду пройти через защитный слой клеток вокруг яйцеклетки. Механика преодоления этого биологического барьера показалась ученым схожей с тем, что требуется для доставки лекарства в глаз.

Эксперимент на мышах

Исследователи взяли семенную жидкость свиней (свиньи широко используются в биомедицине, и материалы от них считаются безопасными для клинических исследований). Они выделили из нее внеклеточные везикулы (SEVs) — те самые экзосомы — и приготовили на их основе глазные капли.

Внутрь экзосом загрузили углеродные наноточки — крошечные структуры из атомов углерода. Сами по себе они пока не применяются для лечения рака, но другие исследования показали, что такие наноточки могут убивать опухолевые клетки, вырабатывая высокие уровни активных форм кислорода, которые разрушают ДНК клеток.

Чтобы экзосомы атаковали именно раковые клетки, а не здоровые ткани глаза, ученые добавили в их жировой слой специальные молекулы-«детекторы». Эти молекулы активируются в присутствии перекиси водорода, которую раковые клетки выделяют в больших количествах для своего роста и распространения.

Результат и продолжение текста

В новом исследовании, опубликованном 27 марта в журнале Science Advances, Чжан и его коллеги показали, что глазные капли проникают через слои глазного яблока мыши и убивают опухолевые клетки. Через 30 дней опухоли у мышей, получавших капли, составляли всего 2–3% от размера опухолей у нелеченных животных.

«Эта работа дает интересное представление о возможностях применения такой методики», — отметил в интервью Live Science Оуэн Дэвис, специалист по внеклеточным везикулам из Университета Лафборо (Великобритания). Однако он добавил, что другие типы экзосом, например полученные из стволовых клеток, могли бы работать не хуже.

Несмотря на обнадеживающие результаты, до внедрения метода в клиническую практику еще далеко. Доктор Шири Заит-Судри, офтальмолог из Медицинского центра Рабина при Тель-Авивском университете, не участвовавшая в исследовании, назвала новую технику «обладающей подлинным трансформационным потенциалом», но предупредила, что потребуются обширные испытания, чтобы подтвердить её безопасность и эффективность для лечения других заболеваний.

Тем не менее, сама концепция открывает захватывающие перспективы. Вот какие направления развития этой технологии видят сами ученые и эксперты:

1. От свиней к людям. Первое и главное препятствие — проверка на человеческих тканях и последующие клинические испытания. Исследователям предстоит доказать, что экзосомы свиньи не вызывают иммунной реакции или воспаления в глазу человека.

2. Не только ретинобластома. Ю Чжан полагает, что та же технология доставки может быть адаптирована для лечения других заболеваний глаз, например возрастной макулярной дегенерации — одной из главных причин слепоты у пожилых людей. Вместо углеродных точек в экзосомы можно загружать другие лекарства, например ингибиторы роста сосудов.

3. Промышленное производство. Свиней разводят в больших количествах, что делает свиную семенную жидкость относительно доступным и дешевым сырьем. Однако стандартизация процесса выделения экзосом, контроль качества и масштабирование производства — это инженерная задача, которую еще предстоит решить.

4. Другие биологические барьеры. Успех с глазом открывает дверь к использованию семенных экзосом для доставки лекарств через другие труднопроходимые барьеры в организме, например через гематоэнцефалический барьер (защищающий мозг). Если экзосомы сперматозоида способны обмануть защитные системы организма, список потенциальных мишеней может быть огромен — от опухолей мозга до болезни Паркинсона.

Авторы исследования подчеркивают: то, что сейчас выглядит как курьез («лекарство из свиной спермы»), на самом деле опирается на глубокое понимание клеточной биологии. Природа уже создала совершенную систему доставки — ученым оставалось лишь заметить её и приспособить для борьбы с болезнью. Следующие несколько лет покажут, удастся ли превратить эту «грязную» идею в чистое, безопасное и эффективное лекарство для детей.