Бактериально-усиленные наночастицы оксида графена обеспечивают тройное уничтожение опухоли

Современные методы лечения рака эволюционировали от традиционной химиотерапии к целевым подходам, таким как иммунотерапия, лучевая терапия и фотогермическая терапия. Оксид графена (GO), известный своей биосовместимостью, высокой эффективностью фотогермического преобразования и большой площадью поверхности, стал многообещающим материалом для доставки лекарств и термического разрушения опухолей. Однако его клиническое применение ограничено из-за проблем с диспергируемостью и масштабированием производства.

Чтобы преодолеть эти ограничения, профессор Эйдзиро Мияко и его исследовательская группа из Японского передового института науки и технологий (JAIST) разработали новый нанокомпозит GO, усиленный бактериальными компонентами. Статья была опубликована онлайн 21 марта 2025 года в журнале Carbon.

Исследование показывает, как бактериальные свойства повышают эффективность GO в терапии рака. Некоторые бактерии естественным образом стимулируют иммунные реакции и улучшают диспергируемость GO благодаря своим амфифильным клеточным компонентам.

Используя эту концепцию, исследователи создали нанокомпозит на основе GO, содержащий компоненты бактерии Cutibacterium acnes (CA) и химиотерапевтический препарат камтотецин (CPT). Эти наночастицы уничтожают опухоли с помощью тройного механизма: бактериальные компоненты активируют иммунную систему, CPT обеспечивает локальную химиотерапию, а GO способствует фотогермической терапии.

"CPT обеспечивает локальную химиотерапию, GO усиливает термическое разрушение опухоли, а компоненты CA активируют иммунную защиту. Вместе эти эффекты представляют собой высокоперспективное лечение рака", — поясняет доктор Мияко.

Нанокомпозиты были получены путем сонокации смеси GO, бактериальных компонентов CA и CPT в среде для культивирования клеток. Полученные частицы средним размером 53 нм были стабилизированы бактериальным покрытием, что улучшило их диспергируемость и биологическую совместимость.

При введении мышам с колоректальным раком наночастицы преимущественно накапливались в опухолях, минуя другие органы, благодаря эффекту повышенной проницаемости и удержания. Даже без активации лазером они эффективно подавляли рост опухоли за счет комбинированного действия химиотерапии и иммунной активации.

Для дальнейшего повышения эффективности лечения исследователи применяли маломощный лазер (0,8 Вт) в течение пяти минут, нагревая опухоли до 50°C — достаточно для уничтожения раковых клеток без вреда для здоровых тканей. После пяти лазерных обработок у мышей наблюдалось полное уничтожение опухоли и полное восстановление.

Анализ с помощью qPCR подтвердил, что иммунные клетки, включая T-клетки, B-клетки, нейтрофилы, макрофаги и естественные киллеры, были активированы, что демонстрирует сильный иммунный ответ, вызванный компонентами CA.

В отличие от традиционных методов модификации GO, которые включают сложную химическую обработку, этот бактериальный подход предлагает экономичную и масштабируемую альтернативу. "Рак — это высокопрогрессирующее и сложное заболевание, требующее многомерного подхода для борьбы с ним", — говорит доктор Мияко. "Предлагаемый подход экономически эффективен, требует минимальных ресурсов, таких как бактериальные питательные среды, и легко масштабируется для массового производства с помощью простого одноэтапного процесса сонокации".

Это исследование представляет многообещающую стратегию для улучшения терапии рака на основе GO, предлагая простой и масштабируемый метод разработки многофункциональных наночастиц с мощным противораковым действием.