Наночастицы против рака: прорыв в лечении онкологических заболеваний
Крошечные наночастицы, в разы тоньше человеческого волоса, могут помочь иммунной системе человека в борьбе с опухолями. Об этом рассказывает исследование, где в ходе эксперимента на мышах терапия с использованием наночастиц не только полностью уничтожила целевые опухоли молочной железы, но и избавила организм от метастазов в других частях тела. Клинические испытания, как уверяют исследователи, начнутся уже в ближайшие месяцы.
Поиск лекарств, которые стимулируют собственную иммунную систему организма для борьбы с опухолями, является одной из самых горячих тем во всей современной онкологии. «Часовые» иммунитета, известные как Т-клетки, обычно реагируют на потенциальную угрозу, скажем, на бактериальные агенты и потенциально опухолевые клетки и вызывают подмогу, чтобы вместе справиться с проблемой. Однако сигналы тревоги этих клеток могут быть приглушены с помощью так называемых иммунных КПП, белков на поверхности здоровых клеток, которые подавляют опасные аутоиммунные реакции, направленные на здоровые ткани.
Опухолевые клетки, в свою очередь, часто захватывают контроль над подобными системами и таким образом тормозят работу всей системы. Чтобы преодолеть эту проблему, фармацевтические компании разработали целый ряд различных белковых антител, которые блокируют контроль над белками-регуляторами и позволяют иммунной системе делать свое дело. В тех случаях, когда множество Т-клеток располагаются в непосредственной близости от опухоли, или же там, где опухолевые клетки претерпели большое количество мутаций, создав таким образом еще больше мишеней для иммунных агентов, Т-клетки смогут отправить иммунной системе полноценный сигнал — а это может добавить годы к жизни даже тяжелобольного пациента.
Тем не менее, существующие на сегодняшний день препараты эффективны только в 20−30% случаев. В некоторых случаях, даже когда КПП-молекулы заблокированы, вокруг оказывается недостаточно Т-клеток, и сигнал до иммунной системы не доходит, говорит Джедд Вулок, эксперт по раковой иммунотерапии из Memorial Sloan Kettering Cancer Center в Нью-Йорке. По его словам, другая частая проблема — это отсутствие на поверхности опухолевых клеток антигенов-мишеней, на которые и реагируют Т-клетки.
Однако эти проблемы, на первый взгляд практически не связанные друг с другом, в итоге натолкнули медиков на методику значительно увеличения эффективности иммунотерапии. Онкологам было известно, что после того, как пациент получает дозу облучения во время лучевой терапии, иммунная система ответит агрессивной реакцией, которая уничтожает не только опухоли, но и метастазы в тех областях, которые облучению не подвергались. Теперь исследователи полагают, что облучение иногда убивает некоторые опухолевые клетки так, что те выделяют антигены, на которые и реагируют Т-клетки.
Вэньбинь Лин, химик из Университета Чикаго в штате Иллинойс, и соавтор исследования, решил изучить э тот процесс и узнать, может ли он использовать нетоксичные наночастицы для сенсибилизации иммунной системы аналогичным образом. Это не так просто, как может показаться: если частицы будут слишком большими, клетки-макрофаги попросту поглотят и утилизируют их как инородные элементы. К тому же, белки крови часто коагулируют с различными частицами, облегчая их поглощение. За последние несколько лет команда Ли разработала новый метод получения частиц, размер которых колеблется от 20 до 40 нанометров — наиболее выгодный диапазон для того, чтобы их не могли засечь макрофаги. Помимо этого, частицы покрыты оболочкой из полиэтиленгликоля, который помогает им сохранять целостность во время циркуляции крови и успешно проникать в клетки-мишени. И, наконец, на внутренней стороне частицы оснащены светопоглощающими, хлорсодержащими молекулами, которые и превращают наночастицы в убийцы опухолей.
В предыдущих исследованиях ученые обнаружили, что после попадания в кровь наночастицы могут циркулировать в ней достаточно долго, прежде чем они найдут свою цель. Из-за того, что опухоли обычно обладают дырявой, деформированной сосудистой сетью, частицы могут просачиваться прямо в пораженную раком ткань и внедряться в сами опухолевые клетки. После того, как они будут поглощены, медики направляют на зону рядом с опухолью пучок инфракрасного света. Этот свет поглощается хлорсодержащими молекулами, которые потом возбуждают соседние молекулы кислорода, переводя его в высокоактивную форму, которая и разрывает соседние биомолекулы, уничтожая опухоль на корню.
Но это только начало, говорит Линь. Активный кислород имеет тенденцию разрывать опухолевую ткань таким образом, что она обнажает множество дендритных клеток-антигенов, на которые и реагируют Т-клетки. Благодаря этому уже сама иммунная система человека может продуцировать полноценный противоопухолевый ответ даже в тех случаях, когда самих Т-клеток вокруг очень мало. До сих пор ученые проводили лишь испытания на мышах, которые увенчались успехом. Рак молочной железы и рак толстой кишки у грызунов исчезли, при этом ученые с удивлением обнаружили, что эффективность наночастиц никак не зависит от токсических агентов обычной химиотерапии, которыми медики «подстраховывались» поначалу. Если испытания на людях увенчаются успехом — это может быть одним из самых серьезных прорывов в онкологии за последние несколько лет.