Крошечное противораковое оружие: наночастицы запускают самоуничтожение опухолевых клеток

Новый подход к проверенной десятилетиями противораковой стратегии показал мощный эффект против нескольких типов рака в доклиническом исследовании ученых из Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета. Экспериментальный метод, использующий крошечные капсулы — малые внеклеточные везикулы (sEVs), — может предложить инновационный новый тип иммунотерапии и готов к переходу к более продвинутой разработке и тестированию.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Ученые описывают, как использовали sEVs, созданные в лаборатории из человеческих клеток, для нацеливания на клеточный рецептор DR5 (рецептор смерти 5), который присутствует на многих опухолевых клетках. При активации DR5 может запускать гибель этих клеток через процесс самоуничтожения — апоптоз.

Более 20 лет исследователи пытались разработать успешные методы лечения рака, нацеленные на DR5. Новый подход с использованием инженерных sEVs для таргетинга DR5 превзошел антитела, нацеленные на DR5, которые считались ведущей стратегией. sEVs эффективно уничтожали несколько типов раковых клеток в лабораторных тестах и блокировали рост опухолей в моделях на мышах, обеспечивая значительно более длительное выживание по сравнению с антителами.

«Эта новая стратегия имеет ряд преимуществ по сравнению с предыдущими подходами, нацеленными на DR5, и другими противораковыми иммунотерапиями. После этих обнадеживающих доклинических результатов мы разрабатываем ее дальше для клинических испытаний на людях», — сказал старший автор Сяовэй "Джордж" Сю, доктор медицины и философии.

Лучший способ нацелиться на DR5

Рецептор смерти DR5, по-видимому, эволюционировал, чтобы уничтожать злокачественные или поврежденные клетки. Хотя DR5 казался привлекательной мишенью, разработанные до сих пор методы лечения не были успешными в контроле роста опухолей. Команда использовала внеклеточные везикулы, потому что эти наноразмерные капсулы (примерно в миллион раз меньше Т-клетки) естественным образом производятся и секретируются практически всеми клетками и могут доставлять молекулярные сообщения.

Для этого применения команда использовала sEVs, производимые естественными киллерами (NK-клетками) — типом иммунных клеток, часто борющихся с раком. sEVs, полученные из NK-клеток, хорошо проникают в опухоли и обычно содержат молекулы, токсичные для опухолевых клеток. Ученые модифицировали эти sEVs, чтобы они несли фрагмент антитела, который прочно связывается с DR5 и активирует его.

В лабораторных экспериментах sEVs специфично перемещались к DR5 и быстро убивали типы раковых клеток с высоким уровнем экспрессии DR5, включая клетки меланомы, рака печени и яичников. В экспериментах на мышиных моделях меланомы, рака молочной железы и печени sEVs сильно подавляли рост опухолей и продлевали выживание.

Обращение иммуносупрессии опухоли

В экспериментах было замечено, что sEVs наносят и другие удары по опухоли: они атаковали другие клетки, экспрессирующие DR5, — раково-ассоциированные фибробласты и миелоидные супрессорные клетки, которые опухоли используют для создания иммуносупрессивного микроокружения вокруг себя.

sEVs также стимулировали Т-клетки, давая дополнительный импульс противораковой иммунной активации. В целом, способность sEVs нарушать иммуносупрессивную среду предполагает, что они могут быть успешны против солидных опухолей, где враждебное микроокружение оказалось сложной задачей для многих форм иммунотерапии.

sEVs можно производить и хранить относительно легко, что делает их потенциальной терапией «с полки», которую можно было бы назначать любому пациенту, не требуя забора клеток у каждого пациента, как в случае с другими персонализированными клеточными терапиями.

Далее команда планирует усовершенствовать процесс производства для масштабирования выпуска sEVs клинического уровня и провести исследования безопасности для подготовки к клиническим испытаниям на людях.