Эксперименты на мышах и человеческих клетках проливают свет на лучший способ доставки наночастиц для терапии рака

Новое исследование опухолей человека и мышей на мышах, проведённое учёными Онкологического центра Киммеля Джонса Хопкинса, усложняет давний спор в сообществе наномедицины о раке. Дебаты ведутся о том, какой метод доставки наночастиц с лекарством в опухоли лучше: пассивный (диффузия и удержание) или активный (с добавлением целевой молекулы для связывания с рецепторами раковых клеток).

Исследование, опубликованное 25 марта в Science Advances, проверило оба метода на шести моделях рака молочной железы (пять линий человеческих клеток и одна мышиная) у мышей с тремя вариантами иммунной системы.

Ключевые результаты:

• Наночастицы, покрытые трастузумабом (препарат, нацеленный на HER2-положительные клетки), задерживались в опухолях лучше, чем обычные наночастицы. Это происходило даже в опухолях, не экспрессирующих белок HER2.
• Иммунные клетки организма-хозяина, взаимодействуя с наночастицами, запускали противораковый иммунный ответ, активируя Т-клетки, которые проникали в опухоль и замедляли её рост.

Эксперименты in vitro показали, что связывание наночастиц, покрытых трастузумабом, с пятью линиями клеток рака молочной железы человека зависело от уровня экспрессии онкогена HER2.

В животных моделях картина была иной. В опухолях у мышей с ослабленным иммунитетом концентрация наночастиц с трастузумабом через 24 часа была в 2–5 раз выше, чем обычных, независимо от экспрессии HER2. В мышах с полностью функциональной иммунной системой разница достигала десятикратной.

Это указало на ключевую роль иммунной системы хозяина в удержании частиц в опухоли. Дальнейшие эксперименты подтвердили, что за сбор наночастиц ответственны ассоциированные с опухолью иммунные клетки, а воспалительные иммунные клетки в микроокружении опухоли захватывали больше покрытых частиц.

Важное открытие: 30-дневные эксперименты показали, что воздействие наночастиц подавляло рост опухоли в 3–5 раз сильнее контроля и увеличивало количество CD8-положительных Т-клеток. Противораковый иммунный ответ был одинаково эффективен как для обычных, так и для покрытых трастузумабом наночастиц. У мышей с дефектными Т-клетками подавления роста опухоли не наблюдалось.

«Наша работа показывает, что существуют сложные взаимозависимости между иммунными ответами хозяина и опухоли на воздействие наночастиц, — говорит старший автор Роберт Ивков. — Это открывает интригующие возможности для изучения "нацеливания" наночастиц на иммунное микроокружение опухоли и демонстрирует новый потенциал для разработки наночастиц как платформ для иммунотерапии рака».

Учёные также планируют изучить, можно ли вызвать аналогичные иммунные ответы при неонкологических заболеваниях, например, инфекционных.