•Захват наночастицы мембраной клетки. Для осуществления захвата должны образоваться специфические (лиганд–рецептор) и неспецифические (гидрофобные, кулоновы) взаимодействия. Высвобождающаяся при этом свободная энергия служит для «противоборства» силам, препятствующим захвату частицы:

•Обеспечивают «захват»: Специфическое связывание рецептор–лиганд. — Неспецифические взаимодействия с мембраной. — Высвобождение свободной энергии в месте контакта. — Оптимальные размер и форма частицы. — Энергозависимые механизмы мембраны и цитоскелета (например, формирование клатриновой «сетки»);

•Препятствуют «захвату»: Эластичность мембраны. — Температурные флуктуации мембраны. — Скорость диффузии рецепторов. — Прочность и эластичность взаимосвязи рецептор–лиганд.

Активная доставка и высвобождение из лизосомы благодаря эффекту «протонной губки»

•В случае «активной» доставки после связывания рецептором клетки-мишени лиганда (1), конъюгированного с микрогелем, происходит интернализация микрогеля в клетку по механизму рецептор опосредованного эндоцитоза (2). В образовавшихся эндосомах находится микрогель с препаратом (3), после чего эндосомы сливаются с лизосомами (4) и происходит уменьшение pH. В лизосомах происходит протонирование pH-чувствительных групп микрогеля (pH не может опуститься до нужного значения благодаря буферному эффекту pH-чувствительных групп микрогеля), что приводит к так называемому «эффекту протонной губки» (5), приводящему в итоге к повышению концентрации хлорид-ионов в лизосомах, pH-зависимому набуханию микрогелей и разрушению лизосом с выходом содержимого в цитоплазму (6). Обеспечение выхода препарата в цитоплазму и отсутствие воздействия кислой среды лизосом особенно важно, когда дело касается доставки белков, siRNA и особенно ДНК.

•А недавно, весной 2013 года, китайские ученые из Южного Медицинского Университета открыли новую страницу романа под названием «Drug Delivery». Китайский рецепт прост: взяли вирус мозаики огурца, противоопухолевый препарат доксорубицин, смешали

и— voilà... на следующий день получили готовую систему вирус— лекарство. Восток — дело тонкое!

•Вирус мозаики огурца (Cucumber mosaic virus, CMV) — 29- нанометровый икосаэдрический вирус семейства Bromoviridae, геном которого представлен тремя одноцепочечными РНК с положительной полярностью (обладает свойствами информационной РНК), каждая из которых окружена своей белковой оболочкой. CMV — классический пример вируса с икосаэдрической симметрией, состоящий из пентонов

игексонов. Пентамерные и гексамерные капсомеры формируют отверстия (поры), и в итоге белковая оболочка вируса пронизана сквозными каналами. Это не мешает вирусу нормально существовать, а исследователям эта пористость только на руку!

Доксорубицин — раствор для инъекций(слева). Справа —

химическая формула препарата. Внизу — принцип его действия.

«Загрузка» вирусных частиц доксорубицином. Успешность загрузки можно подтвердить центрифугированием в градиенте сахарозы (справа). При этом в центрифужную пробирку сначала наливают раствор с градиентом концентрации сахарозы (5– 35%), а затем добавляют объект, плотность которого надо прикинуть. В итоге более плотные частицы будут находиться в зоне

с большей концентрацией сахарозы: профили распределения CMV (левая пробирка) и комплекса FA—CMV—Dox (правая пробирка)

подтверждают успешную загрузку.

Конъюгация CMV и фолиевой кислоты посредством образования классической амидной связи

«троянские» пептиды

•В качестве альтернативы классическим белковым векторам, которые обеспечивают интернализацию конъюгата с помощью рецептор-опосредованного эндоцитоза, можно использовать «троянские» пептиды (или CPP — cell penetrating peptides). Данные пептиды способны доставлять в клетки различные ковалентно пришитые гидрофильные молекулы (ДНК, белки, лекарства) без нарушения целостности плазматической мембраны, что делает их перспективными объектами современной молекулярной медицины. Пенетратин (pAntp), 16- членный фрагмент гомеодоменного белка Антеннопедии из D. melanogaster является типичным и наиболее изученным представителем CPP. Однако, несмотря на колоссальное число работ, посвященных pAntp, механизм его переноса через клеточную мембрану остается до конца не установленным. Известно, что для pAntp возможно как прямое (за счет дестабилизации бислоя) проникновение в клетку, так и посредством эндоцитоза. Использование таких пептидов в качестве вектора является перспективным, поскольку гибридные конструкции зачастую обладают гораздо меньшими размерами, по сравнению с описанными выше конъюгатами, и просты в получении. В частности для pAntp с ковалентно пришитым доксорубицином было показано эффективное подавление опухолевого роста в мозге мышей. При этом pAntp обеспечивал доставку противоопухолевого антибиотика через гематоэнцефалический барьер.