У новій роботі дослідники використовували самохідних нанороботів, сконструйованих з більш ніж 100 мільйонів джгутикових бактерій. Агенти несли в собі препарат, розрахований на максимально швидке досягнення пошкоджених тканин. Для успішного подолання фізіологічних бар'єрів в тілах нанороботів були синтезовані ланцюжка магнітних наночастинок і датчики кисню.
Наночастки дозволили агентам рухатися уздовж магнітного поля, тоді як датчики концентрації кисню орієнтували їх в цільовому районі: з їх допомогою бактерії виявляли найбільш активні ділянки ракової пухлини. Крім того, агенти піддавалися впливу магнітного поля, яке управлялося за допомогою комп'ютера. Тести на мишах показали ефективність підходу при колотеральном раку.
Доповнення з іншого джерела:
Вчені ввели МС-1 імунодефіцитних мишам з карциномою товстої кишки з імплантованих людських клітин. Після цього тварин помістили в магнітне поле, зосереджене на пухлини, і переконалися, що бактерії прицільно накопичуються в її гіпоксичних ділянках (на відміну від полімерних мікросфер, використаних для контролю).
Накопичення MC-1-LP в гіпоксичних ділянках пухлини
На другому етапі експерименту дослідники навантажили МС-1 ковалентно зв'язаними липосомами з протипухлинним препаратом SN-38. Після введення цих бактерій (МС-1-LP) мишам в область пухлини ліпосоми розподілилися по всьому її об'єму, переважно в ділянках гіпоксії і некрозу. Рівень їх прицільного накопичення в новоутворенні перевищив 50 відсотків.
При цьому введення більш 100 мільйонів бактерій не викликало викиду цитокінів (свідоцтва запальної реакції) і не шкодило клітинам крові тварин. Таким чином, розроблена методика здатна прицільно доставляти ліки у важкодоступні ділянки пухлин ефективніше штучних наносистем, значно знижуючи токсичні ефекти препаратів на інші органи і тканини. При цьому її експериментальне застосування у тварин не мало виражених побічних ефектів.
Як відзначають дослідники, в перспективі ефективність МС-1 можна додатково підвищити шляхом генетичної модифікації бактерій і вдосконалення алгоритмів їх магнітного наведення.
Як уже згадувалося, для прицільної доставки ліків в експериментах використовують ліпосоми, міцели, полімерні мікросфери і інші наноконструкцій. Всі вони володіють недоліками, що обмежують їх застосування. Різні наукові колективи світу постійно займаються їх вдосконаленням. Так, наприклад, вчені з Берклі навчили наноміцелли проникати в головний мозок, дослідники з Барселони запропонували транспортувати ліки на мікроскопічних магнітних «килимах», а американська група вчених замаскувала полімерні наночастинки від імунної системи, покривши їх мембраною тромбоцитів. Також робилися спроби застосування біологічних об'єктів, як і в описуваної канадської роботі: міжнародний науковий колектив використовував для цих цілей модифіковані діатомові водорості.