Skuteczna metoda leczenia raka zmniejsza i eliminuje guzy przy minimalnej toksyczności ogólnoustrojowej. Dlatego selektywne celowanie w guz jest kluczem do zbadania skutecznych metod terapeutycznych. Nanocząstki stanowią obiecującą szansę w terapii przeciwnowotworowej, a zespoły molekularne z różnymi grupami funkcyjnymi zwiększą skuteczność leków i zmniejszą związane z nimi skutki uboczne1,2. Co więcej, systemy nanocząsteczkowe wykorzystują głównie pasywne i aktywne celowanie, aby dotrzeć do docelowych nowotworów3.
Pasywne celowanie wykorzystuje wrodzone cechy nanocząsteczek oraz efekty zwiększonej przepuszczalności i retencji (EPR), aby dotrzeć do komórek nowotworowych. Liposomy kationowe są z powodzeniem stosowane do dostarczania różnych leków przeciwnowotworowych do nowotworów w zastosowaniach klinicznych4,5,6. Pomimo potencjalnie skutecznego efektu terapeutycznego w leczeniu raka, niskie stężenie leku w regionie guza i niezdolność do odróżnienia komórek nowotworowych od normalnych tkanek to dwa główne ograniczenia nanocząstek ukierunkowanych pasywnie7.
Aktywne strategie celowania wykorzystują interakcje antygen-przeciwciało, ligand-receptor i inne molekularne rozpoznawanie, aby konkretnie dostarczać leki do nowotworów8. Glikozaminoglikan łożyskowy siarczan chondroityny A (plCSA) ulega szerokiej ekspresji w większości komórek nowotworowych i trofoblastów łożyska. Co więcej, białko malarii VAR2CSA może specyficznie wiązać się z plCSA9,10. W związku z tym może VAR2CSA być narzędziem do celowania w ludzkie komórki rakowe. Jednakże, gdy VAR2CSA jest sprzężone z nanocząstkami, białko o pełnej długości może ograniczać przenikanie nanocząstek do komórek nowotworowych. Niedawno odkryliśmy peptyd wiążący plCSA (plCSA-BP), pochodzący z białka malarii VAR2CSA. Sprzężone z plCSA-BP nanocząstki lipidowo-polimerowe szybko wiązały się z komórkami raka kosmówki i znacznie zwiększały aktywność przeciwnowotworową doksorubicyny (DOX) in vivo11; Cząstki te również specyficznie wiązały się z trofoblastami łożyska i mogły służyć jako narzędzie do ukierunkowanego dostarczania leków do łożyska12.
Nanocząstki polimeru lipidowego składają się z monowarstwowej powłoki lipidowej i hydrofobowego polimerowego rdzenia i stanowią nowy nośnik do dostarczania leków. Te nanocząstki łączą w sobie zalety liposomów i nanonośników polimerowych, takie jak kontrolowany rozmiar nanocząstek, wysoka biokompatybilność, przedłużone uwalnianie leku, wysoka wydajność ładowania leku (LE) i doskonała stabilność13. W tej pracy zastosowaliśmy jednoetapową metodę sonikacji do syntezy nanocząstek lipidowo-polimerowych. Ta metoda jest szybka, wygodna i odpowiednia do skalowania i jest szeroko stosowana do przygotowywania nanocząstek lipidowo-polimerowych przez naszą grupę11,14 i inne15,16,17,18.
1-etylo-3-(3-dimetyloaminopropylo)karbodimidowy chlorowodorek (EDC) jest popularnym karbodimidem używanym jako środek sieciujący do koniugacji biomolekuł zawierających aminy i karboksylany19. Oprócz EDC, N-hydroksysulfosuccinimid (NHS) jest najpowszechniejszym odczynnikiem koniugacyjnym w reakcjach koniugacji powierzchni i nanocząstek20,21. NHS może zmniejszyć liczbę reakcji ubocznych oraz zwiększyć stabilność i wydajność estrów pośrednich 22,23.
Tutaj opisujemy protokół syntezy nanocząsteczek lipidowo-polimerowych ukierunkowanych na plCSA. Po pierwsze, opisano jednoetapową syntezę sonikacyjną nanocząstek lipidowo-polimerowych (DNP) obciążonych DOX. Następnie wprowadzana jest technika biokoniugatu EDC/NHS do generowania nanocząstek lipidowo-polimerowych sprzężonych z plCSA-BP. Ta technika biokoniugatu może być również stosowana do koniugacji innych przeciwciał i peptydów z nanocząstkami. Na koniec opisujemy właściwości fizykochemiczne i test in vitro stosowany do charakteryzowania nanocząstek lipidowo-polimerowych ukierunkowanych na plCSA. Uważamy, że te nanocząstki lipidowo-polimerowe ukierunkowane na plCSA mogą stanowić skuteczny system do ukierunkowanego dostarczania leków na większość nowotworów u ludzi oraz ukierunkowanego dostarczania ładunków do łożyska w celu leczenia chorób łożyska.