Audzēja uzlabotas caurlaidības-aiztures efekta izpēte ar maskētām nanodaļiņām.

Abstract

Nanodaļiņām (ND) ir potenciāls uzlabot audzēju ārstēšanu. Tomēr, kad ND nonāk kontaktā ar bioloģiskiem šķidrumiem, tās ļoti ātri tiek opsonizētas, veidojot proteīna apvalku, kas neprognozējami maina ND īpašības. Šis process noved pie sliktiem ND farmakokinētiskajiem rādītājiem un to neefektīvas akumulācijas audzējos. Šī pētījuma mērķis bija izveidot dažāda izmēra maskētas nanodaļiņas un parādīt, ka ilgs ND cirkulācijas laiks ir būtisks, lai uzlabotu to bioizkliedi un uzkrāšanos audzējā. Tika izveidotas ar polietilēnglikolu-bagātas NDs, kuru hidrodinamiskais diametrs bija 18, 29, 54 nm, kas tika noteikts izmantojot dinamiskās gaismas izkliedes metodi. In vitro, tika noteikta ND biosavietojamība izmantojot NIH3T3 fibroblastu šūnu līniju. ND tika iezīmētas ar AlexaFluor krāsvielām ar emisijas viļņa garumu infrasarkanajā spektrā. Farmakokinētisko un bioizkliedes rādītāju noteikšanai tika izmantotas veselas Balb/c līnijas peles (ND ievadītas i.v. un i.p., n=6) un 4T1 šūnu trīskārt negatīva krūts vēža modelis (ND ievadītas i.p., n=6). Tika izstrādātas fluorimetrijā balstītas metodes, lai noteiktu NP koncentrāciju savāktajos paraugos. ND toksicitāte pelēs tika izvērtēta divas nedēļas pēc ievades izmantojot ALAT, ASAT un BUN rādītājus. In vitro testos ND neuzrādīja citotoksicitāti koncentrācijā līdz 1000 µg/mL, kā arī peļu asinīs noteiktie marķieri atradās references intervālā. ND koncentrācija asinīs tika noteikta ar augstu jutīgumu (18 nm ND detektēšanas robeža bija 0.04 g/mL). Visu izmēru NDs spēja izvairīties no ātras izvadīšanas un uzrādīja vēl nebijušu eliminācijas pusperiodu, kas pārsniedz 3 dienas. ND uzrādīja plašu bioizkliedi visos pārbaudītajos audu paraugos, izņemot smadzenes. Vislielākā ND koncentrācija tika atrasta taukaudos, aknās un liesā. 4T1 modelī lielākā ND koncentrācija tika novērota audzējā, lai gan audzēja klātbūtne minimāli izmainīja farmakokinētiskos rādītājus. Maskētu ND īpašības ļauj tām ilgstoši cirkulēt un sasniegt plašu bioizkliedi veselās pelēs. 4T1 trīskārt negatīvā krūts vēža modelī, izvairoties no opsonizācijas, ND pasīvi uzkrājās audzējā, apstiprinot uzlabotas aiztures-caurlaidības efektu, bet radot šaubas par procesa efektivitāti.Nanoparticles (NPs) have the potential to improve cancer treatment. However, when NPs come into contact with biofluids, they are rapidly opsonized, forming a protein corona that unpredictably alters their properties. This leads to poor pharmacokinetics and inefficient accumulation of NP in tumors. This study aimed to create stealth NPs of different sizes and demonstrate that long circulation time is essential for improved biodistribution and tumor accumulation. Unimolecular NPs with DH 18, 29, 54 nm rich in polyethylene glycol were prepared and characterized by dynamic light scattering. In vitro biocompatibility was assessed in NIH3T3 fibroblasts. NPs were labeled with near-infrared AlexaFluor dyes. Pharmacokinetic and biodistribution studies were conducted in healthy Balb/c mice (i.v. and i.p. administration routes, n=6) and in the 4T1 TNBC model (i.p., n=6). Fluorimetry-based methods were developed to determine NP concentrations in collected samples. Systemic toxicity was evaluated by analysing ALAT, ASAT and BUN levels 2 weeks post-administration. NP showed no in vitro toxicity at concentrations up to 1000 µg/mL and did not alter blood chemistry panel. NP concentrations in blood were determined with high sensitivity (LOD of 0.04 g/mL for 18 nm NPs). All tested NPs avoided rapid clearance and demonstrated unprecedented elimination half-lives exceeding 3 days. NPs showed broad biodistribution in healthy Balb/c mice and were identified in all tested tissues and organs except brain, with the highest concentrations found in adipose tissue, liver and spleen. In 4T1 model, the highest NP concentration was found in the tumor, albeit the presence of tumor only minimally influenced the pharmacokinetic profile. The stealth nature of NP leads to long circulation and broad biodistribution in healthy mice. In 4T1 triple-negative breast cancer model, NPs passively accumulated in tumors, confirming the existence of EPR in the absence of NP opsonization but casting doubt on its efficiency.