Нанотерапия с наведением: флуоресцентно-управляемая фотоиммунотерапия для лечения канцероматоза брюшины
Флуоресцентно-направленные стратегии могут улучшить стандартные методы для обнаружения и лечения микроскопических опухолей и предотвращения летального рецидива. Эффективность таких методов, как фотоиммунотерапия и нанотехнологии, ограничена неоднородностью воздействия.
В новом отчете, опубликованном в Science Advances, Барри Дж. Лян и команда исследователей в области биоинженерии, клеточной биологии и фотомедицины из Университета Мэриленда (Балтимор), Гарвардской медицинской школы (США) и компании Modulight (Финляндия), интегрировали три технических достижения для флуоресцентно-направленного вмешательства. Они создали целевые фотоактивируемые мультиагентные липосомы для лазерной эндоскопии с целью улучшения фотоиммунотерапии.
Фотоактивируемая мультиагентная липосома содержала нанолипосому, меченную флуорофорами для отслеживания и фотосенсибилизации иммуноконъюгатов. Исследователи провели эксперименты по флуоресцентно-направленной доставке лекарств и флуоресцентно-направленной дозиметрии света на мышиных моделях канцероматоза брюшины.
Методы показали, что целевые фотоактивируемые мультиагентные липосомы усиливали доставку препарата к метастазам в 14 раз. Комбинация методов позволила варьировать ответ на лечение для контроля опухоли без побочных эффектов.
Фотодинамическая терапия рака яичников
Перитонеальные метастазы, неполная резекция и лекарственная устойчивость делают распространенный рак яичников практически неизлечимым с помощью существующих хирургических и химиотерапевтических подходов. Пятилетняя выживаемость в 30% не менялась значительно последние три десятилетия.
До 70% пациентов на момент диагностики находятся на поздних стадиях. Основной механизм метастазирования серозной карциномы включает множественные раковые узелки по всей брюшной полости. Рецидивы происходят из-за остаточных субмиллиметровых поражений, которые трудно обнаружить, но которые развивают устойчивость к лечению.
Использование целевых фотоактивируемых мультиагентных липосом (TPMAL)
Внутриоперационная фотодинамическая терапия с ненацеленными фотосенсибилизаторами и фиксированной дозой света безопасна, но не обеспечивает полного ответа из-за неоднородности опухолей и недостаточной специфичности.
В этой работе Лян и коллеги использовали целевые фотоактивируемые мультиагентные липосомы (TPMAL) для фотохимиотерапии, созданные с функциями молекулярного наведения и флуоресцентного отслеживания. Ученые интегрировали систему лазерной эндоскопии для обеспечения безопасной и персонализированной доставки препарата. Результаты подчеркивают эффективность и безопасность фотоиммунотерапии для снижения метастатической нагрузки in vivo.
Активация фотоиммунотерапии в лаборатории
Для активации фотоиммунотерапии ученые ковалентно присоединили пять молекул фотосенсибилизатора (производное бензопорфирина) к каждому моноклональному антителу против рецептора эпидермального фактора роста. С помощью клик-химии они связали фотоиммуноконъюгат с нанолипосомами, синтезировав целевые фотоактивируемые мультислойные липосомы.
Полученные соединения фотосенсибилизирующих иммуноконъюгатов-нанолипосом-карбоксифлуоресцеина (PIC-Nal-CF) имели средний размер в нанодиапазоне и срок хранения до 18 недель. Конъюгация не изменила спектры поглощения и испускания компонентов. Активность материала была более чем в 5 раз выше, чем у свободных элементов.
Эксперименты in vivo на мышах
Команда использовала интралипид — светорассеивающий агент, применяемый в клинике. Они изучили, как интралипид изменяет спектры флуоресценции конъюгатов (PIC-Nal-CF). В турбидной среде канцероматоза серозно-геморрагическая жидкость опухоли снижала флуоресцентный сигнал от карбоксифлуоресцеина, в то время как интралипид помогал мониторингу.
Исследование биораспределения соединений в мышиной модели болезни показало улучшенную селективность к опухоли и способность удерживаться в ней.
Повышение эффективности доставки к перитонеальным метастазам
Оценивая биораспределение, команда отслеживала флуоресцентные сигналы, указывающие на способность соединения «запираться» и «совместно доставляться» к целевым участкам. По сравнению со здоровыми тканями, они наблюдали повышенное накопление соединения в метастатических опухолях и высокие уровни накопления бензопорфирина в опухолевых тканях.
Поскольку фотоиммунотерапия часто ограничена плохим поглощением фотосенсибилизатора опухолевыми клетками, команда изучила, могут ли нанолипосомы с иринотеканом (PIC-Nal-IRI) улучшить доставку по сравнению с иммуноконъюгатами бензопорфирина отдельно.
Через 24 часа после внутрибрюшинной инъекции у животных, получавших конъюгаты, наблюдалось наибольшее накопление флуоресцентного сигнала бензопорфирина в опухолевых областях при низких сигналах во всех здоровых тканях. Конъюгаты показали наивысшее соотношение «опухоль/нормальная ткань».
Перспективы
Таким образом, Лян и коллеги исследовали использование фотодинамической терапии как перспективной стратегии лечения канцероматоза брюшины. Рак яичников — летальное гинекологическое злокачественное заболевание в США. Пятилетняя выживаемость при 1 стадии составляет 92%, но 75% пациентов диагностируются на поздних стадиях, что ограничивает варианты лечения.
Фотоиммунотерапия — это целевая версия метода, представленного в 1983 году для повышения селективности к опухоли в сложных областях, таких как брюшная полость. Метод может производить цитотоксические активные формы кислорода для уничтожения раковых клеток и активации местных и системных противоопухолевых иммунных ответов при соответствующих дозах света и фотосенсибилизатора.
Разработанные в этой работе целевые фотоактивируемые мультиагентные липосомы могут совместно доставлять фотосенсибилизирующие иммуноконъюгаты с красителями карбоксифлуоресцеина или химиотерапевтическим иринотеканом. Это позволяет исследовать динамику идеальной стратегии лечения для доставки лекарств и дает представление о механизмах противоопухолевых иммунных ответов на соединения для фотоиммунотерапии.