Двойной наноудар
Одним из главных препятствий для создания эффективных прицельных методов лечения рака является разнообразие раковых клеток. Из-за такой гетерогенности иммунной системе сложно распознавать, реагировать на опухоль и активно бороться с раковыми клетками. Однако последние достижения в области нанотехнологий позволяют доставлять адресные персонализированные «вакцины» для лечения рака.
Новое исследование демонстрирует использование заряженных наноразмерных металлоорганических структур для генерации с помощью рентгеновских лучей свободных радикалов в опухолевой ткани и непосредственного уничтожения раковых клеток. Кроме того, эти же структуры можно использовать для доставки патогенассоциированного молекулярного паттерна (pathogen-associated molecular pattern, PAMP), активирующего иммунный ответ против опухолевых клеток. Объединяя в себе эти две стратегии, новая легко вводимая «вакцина» может стать средством для местной и системной терапии трудноизлечимых форм рака.
Исследовательская группа из химического факультета и Медицинского центра Чикагского университета объединила опыт неорганической химии и онкологии для решения сложной проблемы правильного нацеливания и активации врожденного иммунного ответа против рака. В данной работе использовались уникальные свойства наноразмерных металлоорганических решеток (nanoscale metal-organic frameworks, nMOF) – структур, построенных из повторяющихся элементов, способных проникать в опухоли.
Если nMOF подвергнуть рентгеновскому излучению, в окружающей ткани резко повысится концентрация свободных радикалов, которые напрямую убивают раковые клетки и, подобно вакцине, генерируют антигены и воспалительные молекулы, помогающие иммунной системе распознавать и уничтожать раковые клетки. Решетчатая структура также делает nMOF идеальными переносчиками противораковых препаратов непосредственно в опухоли. Проблема для исследователей заключалась в сложности активации врожденных и адаптивных иммунных механизмов, необходимых для устранения опухолей.
В своем новом исследовании группа усовершенствовала подход. Новый тип структуры nMOF позволяет загрузить ее лекарствами, в частности, PAMP. Теперь облучение ткани давало двойной эффект: оно активировало nMOF, которые убивали раковые клетки, чтобы производить антигены для иммунной системы, и высвобождало PAMP, которые затем вызывали гораздо более сильную активацию иммунного ответа к опухолевым антигенам. Эта система «два в одном» была способна убить клетки рака толстой кишки и рака поджелудочной железы с высокой эффективностью, даже в моделях опухолей, которые обладают высокой устойчивостью к другим видам иммунотерапии.
Модель наноразмерного металлоорганического каркаса. Источник: Lin Group.
В дальнейших экспериментах на мышах исследователи увидели, что они могут распространить действие nMOF даже на отдаленные опухоли с помощью ингибиторов контрольных точек, что дает новую надежду на лечение рака с помощью этого подхода как местно, так и системно.
Таким образом, стратегия nMOF плюс PAMP может влиять на все аспекты, необходимые для активации иммунной системы. Новая модификация nMOF может использоваться для персонализированной вакцинации против рака, и она будет эффективна, потому что не зависит от гетерогенности раковых клеток.
Исследователи уже работают над усовершенствованием технологии. Они дорабатывают конструкцию nMOF и доставки PAMP для проведения клинических исследований. Другие версии технологии nMOF уже испытываются на людях, и пока результаты обнадеживают.
Статья K.Ni et al. Nanoscale metal-organic frameworks for x-ray activated in situ cancer vaccination опубликована в журнале Science Advances.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам UChicagoMedicine: New nanotechology design provides hope for personalized vaccination for treating cancer.