Аптамер-гидрогели позволяют регулировать доставку белковых медикаментов

Гидрогели могут быть запрограммированы на последовательный выпуск различных белковых лекарств, вместо того чтобы освобождаться от своего груза случайным образом. Программируемое поведение гидрогеля позволяет упростить доставку сложных терапевтических смесей для лечения самых разных заболеваний.

Юн Ван и его коллеги из Университета Коннектикута (США) использовали аптамеры для функционализации гидрогеля, полученного из натуральных полисахаридов. Определённые последовательности ДНК (комплементарные или дополнительные последовательности), специфическим образом взаимодействующие с аптамерами, применялись в качестве биомолекулярного триггера для контролируемого выброса протеинов на каждой из стадий.

Локализованный и контролируемый релиз белковых лекарственных средств имеет огромное значение. Так, при неуправляемом, случайном высвобождении белков (не в том месте и не в то время) негативных побочных эффектов не избежать. Интересным вариантом является также управляемое одновременное высвобождение нескольких лекарственных протеинов в одной точке, необходимое, например, при регенерации тканей. Полимерные системы, полагающиеся на использование пор различного диаметра для установления контроля над тем, какой именно протеин высвобождается и когда, полезны для простого неизменного режима выделения препаратов. Однако эти системы становятся бесполезны, когда врачу нужно менять скорость и время релиза белков в зависимости от того, как организм пациента отвечает на лечение.

Для решения столь непростой задачи учёные воспользовались услугами пары хорошо известных аптамеров, которые характеризуются короткой пептидной цепью со специфическими местами связывания. Выбранные аптамеры связывались с васкулярным эндотелиальным (VEGF) и тромбоцитарным (PDGF-BB) факторами роста. После чего была проведена функционализация частиц гидрогеля каждым из этих аптамеров.

Авторы работы показали, что при отсутствии молекул-триггеров релиз белка PDGF-BB из исходных «нативных» частиц гидрогеля происходил в четыре раза быстрее, нежели высвобождение из гидрогеля с PDGF-BB-аптамер-функционализацией. Та же картина наблюдалась со вторым (VEGF) протеином. Следующим этапом стала демонстрация связывания с комплементарными последовательностями, для чего использовался потоковый метод цитометрии.

Объединяя полученные результаты, исследователи сделали вывод о том, что аптамеры нуклеиновых кислот способны эффективно удерживать лекарственные протеины внутри гидрогелей и обеспечивать их медленный релиз.

Отчёт о проделанной работе опубликован в Journal of the American Chemical Society.

Подготовлено по материалам Королевского химического общества.