Сперматозоиды предлагают использовать для доставки лекарств
Немецкие ученые разработали* методику управления сперматозоидами с помощью магнитов и использовали ее для адресной доставки лекарственного препарата в опухоли женских половых органов.
Сперматозоиды – одни из немногих клеток в организме млекопитающих, способных к активному движению. Попав в подходящую среду, сперматозоид начинает при помощи жгутика (хвоста) вращаться вокруг своей оси и так продвигается вперед. Скорость сперматозоида может достигать тридцати сантиметров в час.
Исследователи из института Интегративной Нанонауки и Технологического университета Германии методом трехмерной нанолитографии (это похоже на 3D-печать наноразмерных объектов) создали специальные конструкции – тетраподы – для управления направлением движения сперматозоидов.
Тетраподы похожи на цилиндры с четырьмя лепестками. Их оптимальную структуру подбирали методами компьютерного моделирования. В каждом цилиндре закрепляется головка сперматозоида. Это происходит самопроизвольно при смешивании сперматозоидов с тетраподами.
После закрепления в тетраподе сперматозоид сохраняет способность двигаться, хотя и с вдвое меньшей скоростью. При этом его движением можно управлять с помощью внешнего магнита.
Читайте также: Как доставить лекарство в мозг?
Когда сперматозоид достигает опухоли, от механического столкновения с ней он покидает тетрапод. Мембраны сперматозоидов сливаются с опухолевыми клетками, и, если сперматозоид был нагружен лекарственным средством, то оно попадает внутрь опухоли.
Эксперимент проводили на бычьих сперматозоидах. В среду для дополнительной стимуляции движения клеток добавляли гормон прогестерон. Сперматозоиды обрабатывали противоопухолевым препаратом доксорубицином, который эффективно проникал в их головки. А затем сперматозоиды смешивали с тетраподами.
Полученные конструкции испытывали на культурах человеческих опухолевых клеток HeLa. Уже через сутки сперматозоиды с доксорубицином уничтожили около половины культуры, и в целом показали большую эффективность доставки по сравнению с обычной обработкой препаратом.
Сперматазоиды “нагружают” доксорубицином, помещают в тетраподы и доставляют к опухоли, где сперматозоид покидает тетрапод и высвобождает лекарство (Haifeng Xu et al.*)
Читайте также: Доставить лекарства к стенкам желудка помогут микродвигатели
В другом эксперименте сперматозоиды «нагрузили» флуоресцентным веществом, которое позволяет наблюдать распространение лекарства в опухоли. Так было установлено, что средство эффективно внедряется внутрь опухолевой ткани. Это происходит, видимо, благодаря подвижности сперматозоидов и их способности расщеплять находящуюся между клетками гиалуроновую кислоту.
Сперматозоиды как средство адресной доставки лекарственных средств имеют ряд преимуществ: они стабильны, нетоксичны, не распознаются организмом как патогены, не способны сами по себе размножаться (как бактерии, которые также испытывают для доставки лекарств в органы-мишени).
Читайте также: Разработано устройство для адресной доставки и длительного высвобождения лекарств
Адресная доставка противоопухолевых препаратов особенно актуальна, так как эти средства обычно токсичны для здоровых тканей. Системное применение высоких доз химиопрепаратов часто ведет к тяжелым побочным эффектам. А целевая доставка позволяет создать высокую концентрацию лекарства в опухоли, не воздействуя на весь организм.
Предполагается, что сперматозоиды могут быть использованы для доставки лекарственных средств при лечении не только опухолей, но и других гинекологических заболеваний.
Читайте также: Как доставить лекарство с помощью бактерий?
* Haifeng Xu, Mariana Medina Sanchez, Veronika Magdanz, Lukas Schwarz, Franziska Hebenstreit, Oliver G. Schmidt (2017) Sperm-hybrid micromotor for drug delivery in the female reproductive tract // предварительная публикация https://arxiv.org/abs/1703.08510
