Ученые из Университета Кумамото и Национального университета Сингапура разработали более простой способ доставлять лекарства и другие биологические препараты непосредственно в клетки печени. Вместо сложных конструкций из нескольких молекул сахара они использовали отдельные молекулы, которые могут двигаться и самостоятельно объединяться у поверхности клеток. Результаты опубликованы в журнале Advanced Science.
Чтобы доставить препарат именно в печень, ученые обычно используют молекулы сахара, которые распознают специальные рецепторы на поверхности клеток этого органа. Один из распространенных вариантов — конструкция из трех молекул сахара GalNAc. Она хорошо работает, но ее производство требует нескольких сложных этапов. Кроме того, такие конструкции не всегда подходят для доставки крупных биологических грузов, например компонентов систем редактирования генов.
Исследователи предложили более простой вариант. Они прикрепили отдельные молекулы GalNAc к кольцам, нанизанным на длинную молекулярную цепочку. Такая конструкция называется полиротаксаном: кольца могут свободно двигаться вдоль цепочки.
Это движение оказалось ключом к работе системы. Когда отдельные молекулы сахара сталкиваются с рецепторами на поверхности клеток печени, кольца сдвигаются и сближаются друг с другом. В результате они сами образуют компактную группу, которая напоминает традиционную конструкцию из трех молекул сахара. При этом ученым не приходится заранее собирать такую сложную структуру химическим путем.
В экспериментах на клетках новая система доставляла вещества в клетки печени не хуже традиционных конструкций, а в сложной среде с сывороткой даже показала более высокую эффективность. При этом ее производство должно быть значительно проще. Затем ученые проверили, можно ли использовать платформу для доставки двух разных видов терапии.
В первом случае они применили ее для LYTAC — молекул, которые захватывают определенные белки в организме и направляют их в лизосомы клеток печени, где белки разрушаются. Новая система показала более высокую эффективность, чем традиционные конструкции, причем как в экспериментах на клетках, так и на животных.
Во втором эксперименте исследователи использовали наночастицы с системой редактирования генов CRISPR-Cas9. После введения препарата мышам активность гена транстиретина (TTR) удалось снизить примерно на 25%.
По мнению исследователей, главное преимущество новой платформы заключается в ее гибкости: вместо того чтобы жестко фиксировать молекулы сахара в определенном положении, система позволяет им двигаться и подстраиваться под рецепторы клеток печени. Такой подход может упростить создание препаратов для доставки белков и систем редактирования генов непосредственно в печень.
Ранее ученые предложили новый метод диагностики болезней печени.