Онкология: большие надежды на крошечные частицы
Группа исследователей из Массачусетса под руководством профессора Таябы Хасан (Tayyaba Hasan) разработали и испытали два типа нанокапсул, сочетающих в себе фототерапию с активными молекулами, подавляющими рост раковых клеток и кровеносных сосудов внутри опухолей. Такие наночастицы, проявляющие несколько терапевтических эффектов, способны существенно уменьшить опухоль поджелудочной железы, а также препятствуют распространению метастазов.
Пока нанокапсулы были испытаны только на мышах, но медицинское сообщество уже взволновано их появлением. Рак поджелудочной железы остаётся одним из самых смертоносных и трудно поддающихся лечению заболеваний, а показатели смертности от этого недуга за последние 30 лет практически не изменились. Пациенты с таким диагнозом, как правило, живут не более 6 месяцев, и лишь 5% из них выживают в течение пяти лет, а современная медицина практически не располагает средствами для их спасения.
Первый тип нанокапсул, предложенный Хасан и коллегами, призван лишить питания раковую опухоль, нарушая её кровоснабжение. Внутри нанокапсул из твёрдого полимера заключён светочувствительный препарат вертепорфин (verteporfin), высвобождающий токсичные радикалы кислорода под действием света определённой длины волны, а сами капсулы покрыты липидным слоем, содержащим антитела бевацизумаб (bevacizumab), специфично подавляющие рост новых кровеносных сосудов путём блокирования экспрессии белка VEGF (vessels endothelial growth factor, фактор роста эпителия сосудов). Бевацизумаб разрешён для лечения поздних стадий рака прямой кишки, лёгких, молочной железы и почек и производится под коммерческим названием Авастин, а вертепорфин применяется для устранения анормальных кровеносных сосудов при «влажной форме» дегенерации сетчатки и известен под торговым названием Визудин.
В одном из клинических исследований вертепорфин увеличил среднюю выживаемость больных раком поджелудочной железы от шести до девяти месяцев. Авастин аналогичного эффекта не проявил; вероятно, это объясняется тем, что препарат разрушает кровеносные сосуды, затрудняя доставку светочувствительного препарата к раковой опухоли.
В отличие от традиционной химиотерапии, нанокапсулы при внутривенном вливании доставляют оба препарата непосредственно внутрь раковых клеток. Кровеносные сосуды здоровых тканей непроницаемы для наночастиц, а крупные поры в стенках сосудов опухоли позволяют частицам свободно проникать внутрь. Благодаря этому нанокапсулы накапливаются внутри раковой опухоли и доставляют к ней больше «полезного груза», чем к здоровым клеткам, обеспечивая более высокую эффективную дозу препарата внутри опухоли при одновременном сокращении побочных эффектов.
Учёные имплантировали лабораторным мышам раковые клетки поджелудочной железы человека и подождали, пока образуется опухоль. Затем животным ввели дозу нанокапсул и облучили опухоль длинноволновым светом. Мыши, получившие такое лечение, продемонстрировали значительное уменьшение размеров опухоли, в отличие от животных, подвергнутых химиотерапии одиночным препаратом. Кроме того, у мышей, получавших нанокапсулы, наблюдалось в два раза меньше метастазов в лёгких, печени и лимфоузлах. В результате исследователи пришли к выводу, что совместное комплексное применение этих препаратов более эффективно, чем по отдельности. Авторы исследования во главе с профессором Хасан объясняют это тем, что нанокапсулы фактически сливаются с опухолевыми клетками и доставляют Авастин непосредственно внутрь клеток, а не просто к опухоли. Хотя исследования токсичности не проводились, учёные выражают надежду, что предпочтительное накопление нанокапсул внутри опухолей приведёт к сокращению побочных эффектов препарата, который сам по себе довольно вреден. Почти у 30% пациентов, получающих Авастин, наблюдаются побочные эффекты со стороны сердечно-сосудистой системы, включая высокое артериальное давление, инсульт и сердечную недостаточность.
Идея адресной доставки лекарств с помощью наночастиц уже давно не нова и служит платформой для разработки других технологий нанофармакологии. Один из её неудобных аспектов представляет необходимость индивидуально оптимизировать частицы-носители для каждой новой комбинации препаратов.
В лаборатории профессора Хасан разработали ещё один тип нанокапсул – на этот раз они предотвращают развитие резистентности к химиотерапии, что представляет довольно распространённую проблему. Ранее учёными были идентифицированы два протеина – EGFR (рецептор к фактору роста эпителия) и MET (мембранного рецептора, участвущего в т.ч. в запуске каскада процессов, стимулирующих пролиферацию клеток). Оба этих белка играют важную роль в процессах развития и роста опухоли поджелудочной железы. В лабораторных экспериментах с клеточными линиями блокирование EGFR повышает выработку клетками протеина MET, и наоборот. В надежде добиться более эффективного воздействия на опухоли, учёные поставили цель воздействовать одновременно на EGFR и MET, параллельно облучая опухоль для повышения эффективности лечения.
Структура нанокапсул второго типа получилась более сложной. В их основе лежит небольшая молекула под названием PHA-66572, ингибирующая протеин MET – она заключена в полимерные наночастицы того же сорта, что и в первом случае. Затем следует слой молекул цетуксимаба – моноклонального антитела, блокирующего EGFR. И, наконец, оба слоя заключены в липидные шарики, содержащие Визудин.
Эксперимент показал, что уже после одной инъекции нанокапсул и фототерапии опухоли у мышей значительно уменьшаются в размерах. Сейчас учёные продолжают оценивать распространение метастазов, но поскольку MET сохраняет активность в большинстве метастазирующих клеток, исследователи не теряют надежды, что нанокапсулы с фактором роста наверняка приведут к значительному снижению числа и размеров опухолевых очагов.
По мнению исследователей, полученные результаты обнадёживают, так как снижение токсичности препаратов очевидно. Препарат PHA-66572 был специально разработан для блокирования MET в раковых клетках, но оказался настолько токсичным, что фармацевтические компании отказались от его производства. Зато в экспериментах с нанокапсулами животные сохраняли нормальную активность и не теряли в весе.
Профессор Хасан надеется, что в ближайшие несколько лет оба типа нанокапсул будут протестированы на пациентах, больных раком поджелудочной железы. Поскольку Авастин и Визудин разрешены к применению в США, скорее всего, сначала протестируют нанокапсулы второго типа. Сейчас проводятся токсикологические исследования нанокапсул Авастин-Визудин, и, по словам автором разработки, в скором времени они попадут в клинику. Важно также подобрать более совершенный ингибитор MET-фактора, и некоторые исследователи уже тестируют потенциальные молекулы.
Руслан Кушнир
Портал Вечная молодость www.vechnayamolodost.ru по материалам Technology Review: Big Hope for Tiny Particles
14.12.2009