Ультрамалые флуоресцентные наночастицы кремнезема усиливают иммунотерапию рака
Новый класс ультрамалых флуоресцентных наночастиц кремнезема с ядром и оболочкой, разработанных в Корнеллском университете, неожиданно продемонстрировал способность мобилизовать иммунную систему против меланомы и значительно повышать эффективность иммунотерапии рака. Это показало исследование под руководством ученых из Weill Cornell Medicine и Cornell Engineering.
Частицы, известные как Cornell prime dots (C'dots), уже проходили клинические испытания на людях в качестве средства диагностики рака и системы доставки лекарств.
Теперь исследование, опубликованное в Nature Nanotechnology, сообщает, что сами наночастицы могут перепрограммировать микроокружение опухоли (TME), превращая устойчивые к иммунотерапии опухоли в опухоли, которые гораздо лучше реагируют на лечение.
Неожиданные терапевтические эффекты C'dots
«Это очень удивительное открытие», — сказал Ульрих Виснер, группа которого изначально разработала C'dots. «C'dots сами по себе — без какого-либо фармацевтического агента на своей поверхности — индуцируют целый спектр противоопухолевых эффектов в TME моделей меланомы, которые отчасти совершенно неожиданны».
Работа основана на исследовании 2016 года, в котором команда обнаружила, что C'dots запускают ферроптоз (регулируемую форму гибели клеток) в раковых клетках и животных моделях, уменьшая рост опухоли без традиционной химиотерапии. Новое исследование показывает, что частицы делают гораздо больше, чем просто убивают опухолевые клетки напрямую.
Активация иммунитета и ответ опухоли
Используя агрессивные, устойчивые к иммунотерапии модели меланомы, исследователи обнаружили, что C'dots активируют несколько противоопухолевых эффектов одновременно:
- Стимулируют врожденный иммунный ответ через рецепторы распознавания паттернов.
- Останавливают пролиферацию раковых клеток, вызывая остановку клеточного цикла.
- Снижают иммуносупрессию внутри TME.
- Перепрограммируют ключевые иммунные клетки, включая T-клетки и макрофаги, для более эффективной атаки на рак.
«Эта платформа действует не просто как пассивный носитель или система доставки; эти наночастицы сами по себе являются активными терапевтическими агентами», — сказала доктор Мишель Брэдбери. «Вместо того чтобы нацеливаться на один путь, эти частицы одновременно задействуют несколько механизмов, чего обычные методы лечения не могут легко достичь».
Агрессивные солидные TME, включая TME меланомы, рака простаты, молочной железы и толстой кишки, считаются «холодными», то есть они не вызывают сильного иммунного ответа и часто устойчивы к иммунотерапии. Исследование показывает, что C'dots превращают эти холодные опухоли в «горячие», создавая воспалительную среду, которая позволяет иммунотерапии работать гораздо эффективнее.
Комбинаторное лечение и будущий потенциал
В моделях на мышах новая комбинированная стратегия лечения, включающая введение C'dots вместе с иммунотерапией, нацеленной одновременно на иммунную контрольную точку и цитокин, привела к значительному преимуществу в выживаемости по сравнению с одной только иммунотерапией. Исследователи обнаружили, что лечение создает синергетический двойной удар: наночастицы модулировали иммунный ландшафт и улучшали работу иммунотерапии, которая затем наносила гораздо более сильный удар.
«Многие агрессивные опухоли устойчивы к одной только иммунотерапии», — сказала Брэдбери. «Эти наночастицы смягчают ингибирующую активность внутри TME, подавляя рост опухоли и ограничивая устойчивость».
Результаты предполагают, что этот подход может выйти далеко за рамки меланомы. Виснер отметил, что команда Weill Cornell Medicine наблюдала аналогичные иммуноактивирующие эффекты C'dots в других моделях солидных опухолей, включая рак простаты и яичников. Это может указывать на более глубокую биологическую историю.
«Гипотеза заключается в том, что рак выводит вашу систему из равновесия, из состояния гомеостаза. Но кремнезем противодействует этому, и причина его многофакторного действия в том, что за миллионы лет организмы развили различные механизмы, с помощью которых кремнезем может поддерживать гомеостаз».
Хотя эта идея остается спекулятивной, Виснер и его коллеги уже начинают исследовать эту гипотезу совместно с исследователями в области пищевых наук Корнеллского университета.