Создан новый метод комбинированной иммунотерапии рака

Известно, что злокачественные опухоли секретируют вещества, нарушающие работу иммунной системы и препятствующие реализации защитных механизмов организма. Учитывая этот факт, многие, разработанные к настоящему моменту, типы противораковой терапии направлены как на подавление активности секретируемых опухолью соединений, так и на укрепление иммунной системы пациента. Ученые из Йельского Университета (Yale University, США) разработали особую систему доставки лекарств в организм больного, позволяющую одновременно транспортировать в нужную область два химических соединения, одно из которых помогает нормализовать работу иммунной системы, а другое – блокирует секрецию опухолью нежелательных веществ.

Результаты экспериментов на мышах подтвердили высокую эффективность нового метода иммунотерапии рака: его применение позволило замедлить рост опухолей, вызвать ремиссию заболевания и повысить выживаемость животных. Результаты исследования были опубликованы в июле в журнале Nature Materials.

Новая система доставки препаратов в организм больных подразумевает использование специально разработанных нанолипогелей (nanolipogels, NLGs) – наноразмерных, полых, биодеградирующих сфер, каждая из которых способна переносить большое число молекул разнообразной химической природы. NLGs накапливаются в системе кровеносных сосудов опухолей и, по мере того как оболочка сферы и носитель разрушаются в кровеносном русле, происходит постепенное высвобождение заключенных в них химических соединений.

В новом исследовании в NLGs были введены два химических соединения: ингибиторный препарат, блокирующий наиболее эффективный опухолевый белок TGF-β (трансформирующий фактор роста бета), который защищает опухоль от иммунного ответа, и интерлейкин-2 (interleukin-2, IL-2) – белок, необходимый для стимуляции иммунного ответа организма. Таким образом, разработанная система позволяет не только блокировать секрецию TGF-β, но и усиливает иммунный ответ в области, окружающей опухоль, благодаря содержащемуся в NLGs цитокину IL-2.

Научная группа под руководством Тарека Фахми (Tarek Fahmy), профессора инженерии из Йельского Университета, применила новый метод для лечения первичных меланом и образовавшихся в результате метастазирования вторичных опухолей в легких. Результаты исследования вселяют надежду на возможность излечения больных теми видами опухолей, которые хорошо поддаются иммунотерапии, но не чувствительны к облучению, химиотерапии и хирургическим вмешательствам, особенно при метастазировании. В проведенном исследовании ученые не оценивали результаты лечения новым методом первичных опухолей легких.

Стефен Врзешински (Stephen Wrzesinski), медицинский онколог и ученый из Центра Онкологии Святого Петра (St. Peter's Cancer Center, США), принимавший участие в исследовании, рассказал, что меланому сложно вылечить с помощью иммунотерапии, поэтому ученые решили опробовать новый метод лечения именно на этом типе рака. По словам Врзешински, одна из главных проблем применения иммунной терапии для лечения больных с метастазирующей меланомой – это трудность управления аутоиммунными токсическими эффектами, возникающими при введении лекарственных препаратов в организм. Ученый надеется, что новая система доставки с помощью NLGs, примененная для введения цитокина IL-2 и иммунного модулятора, блокирующего TGF-β, позволит избежать системных токсических эффектов и обеспечит поддержу организма в борьбе против опухоли.

Повысить эффективность борьбы с меланомой можно в том случае, если оба лекарственных препарата окажутся в одном и том же месте в одно и то же время, а в организм человека будет выделяться безопасная доза этих соединений. NLGs позволяют лекарственным веществам постепенно и постоянно высвобождаться в опухолевую ткань, что является безопасным терапевтическим подходом, как показали эксперименты на животных.

Способность одновременно транспортировать две молекулы разной химической природы – большой гидрофильный белок IL-2 и маленькую гидрофобную молекулу TGF-β – является ключевым свойством нового метода.

Во время лечения в организм пациента вводят большое число NLGs. Каждая NLG-сфера является сложной системой, состоящей из простых в изготовлении и высокофункциональных частей. Внешняя оболочка каждой сферы образована биодеградирующим синтетическим липидом, одобренным к применению Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США (Food and Drug Administration, FDA). Липид безопасен для человека, обладает контролируемой деградацией, достаточно изучен для того, чтобы создать комплекс лекарство-носитель, и легко образует сферическую оболочку.

Каждая оболочка окружена матриксом, созданным из биосовместимых, биодеградирующих полимеров, предварительно насыщенных молекулами ингибитора TGF-β. Изготовление сфер заканчивают смачиванием в растворе, содержащем IL-2, который попадает в ловушку в носителе – этот процесс носит название дистанционной загрузки.

Каждая NLG-сфера одновременно обладает достаточно маленьким размером, чтобы переноситься кровотоком, и в то же время имеет достаточно большой размер, чтобы задержаться в кровеносных сосудах опухоли. Сферы сконструированы таким образом, чтобы вмещать лекарственные препараты разнообразных форм и размеров. Возможно, подобная система доставки лекарственных препаратов окажется эффективной не только в борьбе против меланомы, но и в лечении других типов рака.

На рисунке изображен разработанный в Йельском Университете нанолипогель, транспортирующий химические соединения для иммунотерапии онкологических больных. На переднем плане – срез NLG-сферы (голубого цвета). По мере того как сферы разрушаются, они высвобождают IL-2 (зеленые точки), которые помогают усилить и активировать иммунный ответ организма (клетки фиолетового цвета). В сферы также заключен ингибитор, блокирующий наиболее эффективный опухолевый белок TGF-β. (фото: Nicolle Rager Fuller, NSF)

По материалам National Science Foundation