Разработана светоуправляемая система активации иммунитета при раке
Ученые Саратовского национального исследовательского государственного университета совместно с коллегами из Сколтеха, МФТИ и ИТМО разработали метод фототермической иммунотерапии, позволяющий менять режим иммунных клеток внутри опухоли. Клетки перепрограммируются с помощью лазерно-активируемой системы и из режима поддержки рака переходят в режим его уничтожения. Разработка решает одну из ключевых проблем современной иммунотерапии: как доставить препарат точно в опухоль и избежать системных побочных эффектов.
Макрофаги — иммунные клетки, призванные защищать организм, — внутри опухоли часто «переключаются» и начинают «играть» на стороне болезни: подавляют иммунный ответ, стимулируют рост сосудов и помогают опухоли распространяться. Перед исследователями стояла задача разработать способ, возвращающий макрофаги обратно в «боевой режим».
Предложенная учеными система работает так: с помощью инъекции в опухоль вводят специальные микрокапсулы, внутри которых находится вещество, активирующее сигнальный путь STING — один из ключевых механизмов усиления противоопухолевого иммунного ответа. Однако в свободной форме такие вещества использовать сложно: они быстро выводятся из организма и могут вызывать системное воспаление. Поэтому исследователи «упаковали» активную молекулу в капсулы, которые остаются неактивными до внешнего воздействия.
Следующий этап — облучение микрокапсул лазерным лучом ближнего инфракрасного диапазона, который хорошо проходит через ткани и слабо поглощается биологическими структурами. Под действием света оболочка капсул нагревается и разрушается, и препарат высвобождается непосредственно в опухоли. Фактически это управляемая система: лекарство начинает действовать только там и тогда, где и когда это необходимо.
Когда вещество высвобождается, активируется сигнальный путь STING. Он запускает выработку интерферонов и последующий каскад биохимических реакций, меняющий фенотип макрофагов. В результате макрофаги, которые ранее поддерживали опухоль, переходят в противоопухолевое состояние и начинают бороться с раковыми клетками, привлекая и другие клетки иммунной системы.
«Мы показали возможность влияния на фенотип макрофагов, населяющих опухоль, после однократной внутриопухольной инъекции суспензии светочувствительных капсул и последующего лазерного облучения опухолевого узла. Так мы увеличили долю провоспалительных макрофагов, тех, что борются с раковыми клетками, с 1 до 28 процентов», – рассказала один из авторов исследования, старший научный сотрудник лаборатории биомедицинской фотоакустики СГУ Ольга Гуслякова.
Неожиданным для ученых стало то, что более крупные капсулы оказались эффективнее мелких, хотя обычно считается, что чем меньше частица, тем легче она проникает в клетки. В данном случае решающим оказалось количество активного вещества, которое переносит одна капсула: более крупные носители доставляли его больше и обеспечивали более выраженный эффект.
Пока технология протестирована на клетках и моделях опухоли у животных, в частности на меланоме. В дальнейшем исследователям предстоит оценить безопасность метода, подобрать оптимальные режимы применения и проверить возможность многократной активации препарата.
По мнению авторов, подход может использоваться в сочетании с другими методами лечения, например, с иммунотерапией, направленной на блокировку контрольных точек. В перспективе это может означать более точное и щадящее лечение, при котором иммунитет атакует опухоль, не нанося лишнего вреда организму.
Исследование было проведено большой группой исследователей из различных областей науки. Именно междисциплинарный подход к исследованию позволил добиться значимых результатов. Разработка методики инкапсуляции и стратегии терапии, как и определении эффективности такого подхода in vitro и in vivo было выполнено в рамках государственного задания в СГУ и программы «Клевер» (совместный исследовательский проект Сколтеха, МФТИ и ИТМО). Исследование влияния лазерного излучения на структуру капсул было проведено в рамках проекта РНФ.