Клеточные микро-фабрики готовятся поразить опухоли

Поставив перед собой цель решить многолетнюю проблему системной токсичности основных химиотерапевтических препаратов, исследователи из Медицинского Центра Дартмут-Хичкок (Norris Cotton Cancer Center Dartmouth-Hitchcock Medical Center, США) под руководством доктора философии Баржор Жими (Barjor Gimi) с помощью клеточной инженерии получили клетки с терапевтическим действием: клетки заключены в нанопоровые капсулы и выводят химиотерапевтические молекулы непосредственно в опухоль, не затрагивая здоровые клетки. Сообщение о работе опубликовано в Journal of Biotechnology.

«Мы создали клетки, локально преобразующие нетоксичные вещества в противораковые агенты, – поясняет Жими, – Мы можем заключить клетки в нанопоровые капсулы, которые обеспечивают их локализацию и иммунную изоляцию. Такая иммуноизолированная микро-фабрика может остаться в опухоли, формируя постоянный и возобновляемый источник лечебных молекул для длительного контроля опухоли».

Ученые создали генно-инженерные бактериальные клетки, экспрессирующие терапевтические ферменты под транскрипционным контролем удаленного промотора, и способные опосредовать первичное превращение нетоксических предшественников препаратов в их цитотоксические формы. Клеточная экспрессия ферментов in situ (на месте) обеспечивает повышенную стабильность и контроль ферментативной активности по сравнению с обычными ферментами.

Гуппа Жими модифицировала кишечную палочку Escherichia coli (E. coli), заставив ее экспрессировать фермент цитозиновую деаминазу при повышенных температурах под транскрипционным контролем термо-регуляторных генетических элементов, которые представляют собой температурный переключатель, запускающий синтез ферментов. Затем исследователи заключили клетки с магнетическим оксидом железа в иммунопротективные микрокапсулы из альгината и дистанционно запустили экспрессию цитозиновой деаминазы, меняя индуцированную магнитным полем гипертермию.

Цель такой локальной терапии – избегание системной токсичности химиотерапевтических препаратов. Проведенное исследование является стимулом для создания, в конечном счете, инкапсулированной библиотеки терапевтических клеток, которые будут реагировать на сигналы из микроокружения и выделять соответствующие противоопухолевые соединения.

В дальнейшем работа Жими будет сосредоточена на использовании таких микроинкапсулированных клеток для стимуляции иммунной системы против опухолей, а также активации синтеза лекарственных препаратов.

По материалам Norris Cotton Cancer Center Dartmouth-Hitchcock Medical Center

Оригинальная статья:
Krishnamurthy V. Nemani, Riley C. Ennis, Karl E. Griswold, Barjor Gimi. Magnetic nanoparticle hyperthermia induced cytosine deaminase expression in microencapsulated E. coli for enzyme–prodrug therapy. Journal of Biotechnology, 2015; 203: 32 DOI: 10.1016/j.jbiotec.2015.03.008