Ученые Университета Джорджии разрабатывают метод лечения, в котором для распознавания раковых клеток и усиления атаки на них со стороны иммунной системы используются наночастицы, «перепрограммирующие» составную часть иммунитета – дендритные клетки. Статья о новом исследовании опубликована в он-лайн издании журнала ACS Nano (Marrache et al. Ex Vivo Programming of Dendritic Cells by Mitochondria-Targeted Nanoparticles to Produce Interferon-Gamma for Cancer Immunotherapy ).
Организм человека постоянно живет по законам «военного времени». Главным ответственным за поддержание порядка является иммунная система, распознающая и уничтожающая полчища вторгающихся бактерий и вирусов, угрожающих нормальному функционированию клеток, органов и тканей и самой жизни организма.
Иммунная система хорошо справляется со своей работой, но и она не идеальна. Так, многие раковые клетки в состоянии избежать обнаружения иммунной системой – ведь они практически неотличимы от нормальных, – что позволяет им свободно размножаться, образуя угрожающие жизни опухоли, в то время как защитники организма ничего не знают об этой угрозе.
Шанта Дхар (Shanta Dhar) и ее коллеги хотят «подтолкнуть» иммунную систему к более активным действиям. «То, над чем мы работаем, актуально для рака молочной железы», – говорит Дхар, доцент кафедры химии в Колледже искусств и наук Франклина (Franklin College of Arts and Sciences) Университета Джорджии. «В нашей статье впервые сообщается о возможности усилить атаку иммунной системы на клетки рака молочной железы с помощью адресных наночастиц, мишенью которых являются митохондрии, и света. Это совершенно новый путь».
В своих экспериментах Дхар и ее коллеги подвергли раковые клетки в чашке Петри воздействию специально разработанных наночастиц, размер которых в 1000 раз меньше толщины человеческого волоса. Наночастицы проникли в клетки и в митохондрии – органеллы, ответственные за выработку энергии, необходимой клеткам для роста и размножения. Затем находящиеся внутри митохондрий наночастицы были активированы светом лазера с длиной волны, позволяющей ему проникать в ткани (660 нм). Активированные наночастицы нарушили нормальные процессы в раковых клетках, вызвав, в конечном итоге, их апоптоз и некроз. Мертвые раковые клетки были «представлены» дендритным клеткам – одному из основных компонентов иммунной системы человека.
«Потенциально мы в состоянии преодолеть некоторые из традиционных недостатков сегодняшней иммунотерапии, основанной на дендритных клетках», – говорит Шон Маррак (Sean Marrache), аспирант лаборатории Дхар. «Сделав мишенями наночастиц митохондрии раковых клеток и предъявив активированные клетки рака дендритным клеткам, мы установили, что дендритные клетки начали синтезировать большое количество сигнальных молекул, которых они обычно не вырабатывают. Эти химические сигналы считаются неотъемлемой частью эффективной стимуляции иммунной системы».
Одним из ограничений клинического применения иммунотерапевтических методов лечения рака, основанных на дендритных клетках (DC), является низкая активность реакции Т-клеток на опухолево-специфические антигены. Шанта Дхар и ее коллеги изучили иммунотерапевтический потенциал адресных наночастиц (NP) на основе биоразлагаемого полимера и фотосенсибилизатора (T-ZnPc-NP) – фталоцианина цинка (ZnPc), – мишенями которых являются митохондрии. Опухолевые антигены, получаемые в результате световой стимуляции Т-ZnPc-NP в клетках рака молочной железы, активируют выработку дендритными клетками больших количеств гамма-интерферона – важного цитокина, секретируемого Т-клетками и натуральными киллерами. Полученные американскими исследователями данные открывают потенциальную возможность использования супернатантов активированных светом раковых клеток, обработанных ориентированными на митохондрии наночастицами, в качестве эффективных лечебно-профилактических вакцин. (Рис. ACS Nano)
«Дендритные клетки распознали рак как нечто чужое и начали вырабатывать высокие уровни гамма-интерферона, который предупреждает другие компоненты иммунной системы о присутствии чужаков и сигнализирует о необходимости атаки на них. Мы по существу использовали рак против него самого», – добавляет Дхар.
Как предупреждают исследователи, результаты их работы являются предварительными, и этот подход работает только на определенных формах рака молочной железы. Но если процесс удастся усовершенствовать, однажды он сможет послужить основой для новой противораковой вакцины для профилактики и лечения этого заболевания. В частности, ученые надеются, что он сможет помочь пациентам с метастазами.
Если процесс удастся транслировать в клинический метод, врачи смогут брать раковые клетки из биопсийных образцов опухоли пациента, убивать их наночастицами и в контролируемых лабораторных условиях получать большие количества активированных дендритных клеток, которые затем можно вводить в организм больного. Попав в кровь, активированные клетки смогут предупредить иммунную систему о присутствие рака. «Все это мы теперь можем делать с помощью нанотехнологий», – заключает Дхар. «Если нам удастся усовершенствовать этот процесс, мы, вероятно, сможет использовать аналогичные методы для борьбы и с другими формами рака».
