Наночастицы помогут вылечить рак

Ученые из Университета Джорджии (University of Georgia, UGA, США) разработали новый метод лечения пациентов с онкологическими заболеваниями, основанный на использовании наночастиц. Наночастицы перепрограммируют клетки иммунной системы таким образом, чтобы у них появилась способность распознавать и атаковать раковые клетки. Результаты этого исследования были недавно опубликованы в электронном выпуске журнала ACS Nano.

Человеческий организм живет в состоянии постоянного действующего «военного положения». Главным органом, поддерживающим «порядок», является иммунная система. Иммунные клетки распознают и уничтожают тысячи вторгающихся в организм человека бактерий и вирусов, угрожающих ему.

Однако иммунная система человека функционирует не идеально, в частности, большинство раковых клеток способны избегать выявления иммунной системой, так как они в значительной степени напоминают здоровые клетки. Благодаря этому злокачественные клетки свободно размножаются и перерастают в угрожающие жизни человека опухоли.

Научная группа под руководством Шанта Дхар (Shanta Dhar), доцента химии из Колледжа Искусств и Наук Франклина при Университете Джорджии (UGA Franklin College of Arts and Sciences, США), разработала метод, позволяющий активировать работу иммунной системы человека.

По словам Дхар, исследования ученых специфично направлены на поиск новых методов лечения пациентов с раком молочной железы. «В нашей статье впервые сообщается о том, что мы можем стимулировать активность иммунной системы человека против раковых клеток молочной железы с помощью воздействующих на митохондрии наночастиц и света, используя новый сигнальный путь», – говорит Дхар.

Во время экспериментов Дхар и ее коллеги в условиях in vitro воздействовали на раковые клетки специально разработанными наночастицами, размеры которых в 1 тыс. раз меньше толщины человеческого волоса. Наночастицы проникали в клетку и внедрялись в ее митохондрии – органеллы, основной функцией которых является синтез энергии, необходимой для роста клеток и их размножения.

Затем ученые активировали наночастицы, находящиеся внутри раковых клеток, с помощью лазерного излучения с длиной волны, проникающей в ткани. После активации наночастицы нарушали процессы обмена в раковых клетках, что способствовало их гибели.

Погибшие раковые клетки далее презентировались дендритным клеткам, в результате чего они начали синтезировать крайне высокие концентрации химических сигналов к стимуляции иммунного ответа, что не наблюдается в обычных условиях.

Дхар говорит, что дендритные клетки распознавали раковые клетки, как инородные, и начинали вырабатывать высокие концентрации интерферона гамма, который предупреждает других участников иммунного ответа о появлении «чужаков» в организме и сигнализирует о начале атаки на них. «По сути мы заставили рак действовать против себя», – сказала Дхар.

Дхар предупреждает, что полученные результаты являются предварительными. Разработанный подход эффективно уничтожает клетки только определенных типов рака молочной железы. Но, если ученые смогут усовершенствовать метод, эта технология может однажды стать основой для разработки инновационной противораковой вакцины, которая будет одновременно применяться для профилактики и лечения онкологических заболеваний.

«Мы надеемся, что этот метод сможет помочь пациентам с развившейся стадией рака и метастазами, распространившимися в другие области организма», – говорит Дхар.

Если предложенный подход докажет свою эффективность в качестве метода лечения пациентов с онкологическими заболеваниями, то врачи смогут провести биопсию новообразования у пациента и уничтожить его раковые клетки с помощью наночастиц. Затем медики смогут получить активированные дендритные клетки в достаточно больших количествах в контролируемых лабораторных условиях, а потом ввести их в организм больного.

Оказавшись в кровеносном русле, недавно активированные клетки смогут предупредить иммунную систему о наличии рака и уничтожить его.

По словам Дхар, такое лечение стало возможно только сейчас благодаря нанотехнологическим разработкам. «Если мы сможем усовершенствовать процесс, то аналогичные методы лечения смогут также применяться для лечения других форм рака», – говорит Дхар.

По материалам University of Georgia

Оригинальная статья:
Sean Marrache, Smanla Tundup, Donald A. Harn, Shanta Dhar. Ex VivoProgramming of Dendritic Cells by Mitochondria-Targeted Nanoparticles to Produce Interferon-Gamma for Cancer Immunotherapy. ACS Nano, 2013; : 130806143528009 DOI: 10.1021/nn403158n