Наночастицы или крошечные молекулы, которые могут доставлять лекарственные препараты и другие агенты, имеют большие перспективы для лечения рака. Ученые могут создавать их различной формы из различных материалов, часто в виде пористых кристаллоподобных структур, образованных решеткой из металла и органических соединений, или в виде капсул, заключающих свое содержимое в оболочку. При введении в опухоль эти частицы могут высвобождать препараты, которые непосредственно воздействуют на раковые клетки или дополняют другие методы лечения, такие как иммунотерапия и облучение.

В результате совместных усилий специалистов по раку и химиков исследователи из Чикагского университета сформулировали усовершенствованный тип наночастиц, которые содержат соединение, полученное из бактерий, для воздействия на мощный путь иммунной системы, называемый STING. Частицы нарушают структуру кровеносных сосудов опухоли и стимулируют иммунный ответ. Этот подход также помогает преодолеть резистентность к иммунотерапевтическому лечению при некоторых опухолях поджелудочной железы и повышает ответ на лучевую терапию при глиоме.

Это было необычное сотрудничество между медициной и неорганической химией для решения этой неудовлетворенной потребности в лечении опухолей, не поддающихся традиционной терапии. Мы смогли доставить иммуностимулятор, который сам по себе обладает противоопухолевой активностью, и позволили лучевую и иммунотерапию вылечить эти опухоли».

Ральф Вейхсельбаум, доктор медицинских наук, почетный профессор Дэниела К. Людвига и заведующий кафедрой радиационной и клеточной онкологии Калифорнийского университета в Чикаго.

Исследование «Цинковые циклические наночастицы ди-АМФ воздействуют на опухоли и подавляют их посредством активации эндотелиального STING и связанного с опухолью оживления макрофагов» было опубликовано в журнале Nature Nanotechnology 26 октября 2022 года.

Холодные, горячие и более горячие опухоли

Как всегда с раком, некоторые опухоли оказываются устойчивыми даже к самым высокотехнологичным методам лечения. Иммунотерапия высвобождает иммунную систему организма для поиска и уничтожения раковых клеток, но опухоли должны быть «горячими» или воспаленными, чтобы эти методы лечения были эффективными. Так называемые «холодные» опухоли, которые не воспалены, могут скрываться от иммунной системы, но продолжают расти и метастазировать.

В паре исследований, опубликованных в 2014 году, Вейхсельбаум и другие исследователи из Калифорнийского университета в Чикаго показали, что мыши, у которых отсутствовал белковый путь, называемый STING, не давали эффективного иммунного ответа на рак в сочетании с иммунотерапией или лечением высокими дозами облучения. STING, сокращение от Stimulator of Interferon Genes Complex, является важной частью процесса, на который опирается иммунная система для обнаружения угроз, таких как инфекции или раковые клетки, которые отмечены наличием ДНК, которая повреждена или расположена не в том месте. , внутри клетки, но вне ядра.

С тех пор STING стал заманчивой мишенью для лечения, чтобы разогреть холодные опухоли и сделать уже горячие опухоли более горячими. Однако сделать это было непросто, потому что препараты, стимулирующие путь STING, как правило, очень малы и растворимы в воде, поэтому при внутривенном введении они быстро выводятся за счет почечной фильтрации и могут вызывать токсичность для нормальных тканей в высоких дозах.

NutriBiotic, Immunity, витамины C + D3 и цинк, 100 капсул

Венбин Лин, доктор философии, профессор химии имени Джеймса Франка в Калифорнийском университете в Чикаго, специализируется на создании наноструктур, которые могут доставлять различные соединения к опухолям. Наночастицы, как правило, застревают в опухолях из-за их нарушенной сосудистой и лимфатической систем, поэтому они могут доставлять больше полезной нагрузки именно туда, где это необходимо. Лин разработал новый тип частиц, называемых наноразмерными координационными полимерами (НКП), которые имеют нетоксичное ядро ​​из фосфата цинка, окруженное слоями липидов. Преимущество этих NCP состоит в том, что они могут быть сконструированы для контролируемого высвобождения, что еще больше увеличивает отложение лекарственного средства в опухолях.

Лин, получивший образование химика-неорганика, говорит, что он находится в уникальной ситуации, работая над медицинским лечением, потому что у него есть опыт создания частиц с различными свойствами. «Это уникальная технология, которая хорошо подходит для доставки многих лекарственных средств. Мы уже знаем, как модифицировать поверхность, чтобы они могли циркулировать в крови и не поглощались макрофагами», — сказал он.

Универсальная технология

В новом исследовании команды Вейхсельбаума и Лина загружали NCP нуклеотидом, называемым циклическим димерным аденозинмонофосфатом (CDA). CDA — это фрагмент ДНК, который генерируют бактерии, вторгаясь в хозяина; его внезапное появление — будь то инфекция или попадание наночастиц — запускает путь STING и врожденный иммунный ответ хозяина для борьбы с раком.

Этот усиленный иммунный ответ атаковал опухоли несколькими способами, подавляя рост опухоли и предотвращая метастазирование при некоторых типах рака. Он разрушал эндотелиальные клетки в кровеносных сосудах опухолей, дополнительно увеличивая отложение ЦДА в опухолях. Удивительно, но это также усилило способность ассоциированных с опухолью макрофагов, инфильтрировавших опухоль, презентовать антигены, которые помечают их для атаки противоопухолевыми Т-клетками.

Кроме того, этот подход сделал невоспаленные, холодные опухоли поджелудочной железы более восприимчивыми к иммунотерапевтическому лечению. Он также был эффективен против глиомы, эффективно преодолевая гематоэнцефалический барьер, чтобы обратить вспять устойчивость к иммунотерапии и усилить эффекты лучевой терапии.

«Это блестящая часть этих нанопрепаратов. Мы смогли инкапсулировать агонист STING, который является чрезвычайно мощным и способствует как врожденному, так и адаптивному иммунитету», — сказал Вейхсельбаум.

Лин, который создал стартап Coordinate Pharmaceuticals для разработки NCP, с энтузиазмом относится к их потенциалу для более широкого клинического применения.

«У этого есть огромный потенциал, потому что мы не ограничены одним соединением. Мы можем создавать другие нуклеотиды и использовать другие лекарства в одном и том же NCP», — сказал он. «Эта технология универсальна, и мы изучаем способы оптимизации составов, чтобы привлечь больше кандидатов NCP к клиническим испытаниям. Небольшие стартапы могут продвигать клинические кандидаты за гораздо более короткий промежуток времени, чем крупные фармацевтические компании».