Ученые из Сингапура разработали метод доставки лекарств прямо к митохондриям опухоли, добившись почти полного уничтожения рака в тестах

Ученые из Национального университета Сингапура представили высокоэффективный подход к селекции наночастиц, способных направленно доставлять лечебные препараты в митохондрии — ключевые органеллы, отвечающие за жизнедеятельность злокачественных новообразований.

В основе разработки лежит технология «ДНК-штрихкодов», благодаря которой каждая наночастица получает уникальную генетическую метку. Это позволяет исследователям одновременно отслеживать судьбу десятков различных наноструктур в живых тканях и с высокой точностью определять, какие из них успешно достигают поставленных внутриклеточных целей.

Такой подход трансформирует процесс анализа, заменяя трудоемкий последовательный перебор вариантов параллельным тестированием целых библиотек материалов. Теперь ученые могут системно изучать, как физико-химические свойства — например, геометрия, габариты и поверхностные модификации — влияют на способность наночастиц проникать вглубь опухоли и преодолевать мембраны митохондрий.

В ходе эксперимента было протестировано 30 различных наноконструкций. Использование технологий секвенирования нового поколения позволило проследить путь каждой из них — от попадания в кровоток до накопления в специфических тканях и проникновения непосредственно в структуры раковых клеток.

Особую результативность показали две разработки. В частности, кубические золотые наночастицы с фолиевой кислотой в составе комбинированной терапии (РНК-воздействие на митохондрии в сочетании с щадящим фототермическим нагревом) обеспечили регрессию опухоли до 99% на доклинических этапах исследования.

Как подчеркивает руководитель проекта, ассистент-профессор Энди Тэй (Andy Tay), предложенная методика переводит разработку терапевтических наноносителей из плоскости медленного эмпирического поиска в формат масштабируемой аналитической платформы высокого разрешения, работающей in vivo.

Результаты показали важную закономерность: способность наночастиц накапливаться в опухолевой ткани является необходимым, но недостаточным условием. Те частицы, что эффективно проникают в опухоль, с высокой долей вероятности достигают и митохондрий, однако механизмы этого процесса различаются.

Наиболее удачными признаны две стратегии: крупные сферические частицы с фолатным покрытием оказались эффективны для длительной циркуляции и накопления в очаге болезни, в то время как кубические формы лучше проникали непосредственно внутрь клеток через механизм клатрин-зависимого эндоцитоза, доставляя терапевтический груз по назначению.

Именно кубические наночастицы продемонстрировали выдающийся потенциал: сочетание подавления функций митохондрий с помощью siRNA и умеренного теплового воздействия привело к практически полной элиминации опухоли после однократного введения препарата в ходе испытаний.

Авторы отмечают и вторичный положительный эффект: терапия благоприятно меняет микроокружение опухоли, активизируя макрофаги и перенаправляя их на борьбу с онкологическим процессом, что дополнительно усиливает лечебный результат.

В ближайших планах команды — расширение библиотеки тестируемых частиц и внедрение алгоритмов машинного обучения для ускоренной обработки экспериментальных данных. В долгосрочной перспективе методика может быть масштабирована для доставки лекарств в другие клеточные компоненты, открывая новые горизонты для прецизионной внутриклеточной медицины.