Использование нановолокон для остановки распространения клеток опухоли мозга

Сложность лечения рака мозга связана с его устойчивостью к обычным методам терапии. Для прогнозирования поведения опухолевых клеток необходимо лучше понять механизм их инвазии. Исследователи из Университета Фукуи (Япония) использовали высокоплотные нановолокна, имитирующие микроокружение мозга, чтобы захватывать эти опухолевые клетки, открывая путь к новым терапевтическим решениям для агрессивного рака мозга.

Глиобластома (GBM) — высокоинвазивная опухоль мозга, которая распространяется за счёт миграции опухолевых клеток. Частота их распространения и роста делает обычные методы удаления опухоли неэффективными. Для разработки улучшенных стратегий лечения необходимо точное понимание механизма инвазии клеток GBM.

Альтернативная стратегия лечения, находящаяся в рассмотрении, включает захват мигрирующих опухолевых клеток. Миграция клеток определяется структурой и ориентацией внеклеточного матрикса (ECM) — волокнистых структур, окружающих клетки. Создавая подобные структуры с заданной геометрией, можно контролировать процесс миграции.

В исследовании, опубликованном в ACS Applied Bio Materials, учёные создали платформу на основе нановолокон, имитирующих ECM, чтобы изучить их влияние на клетки GBM. «Мы изготовили нановолоконный лист, в котором плотность волокон постепенно меняется от одного конца к другому, используя технику "электропрядения", и провели эксперимент по культивированию клеток опухоли мозга», — говорит руководитель исследования доктор Сатоши Фудзита.

Исследователи наблюдали чёткие различия в движении клеток на нановолокнах разной плотности. Они обнаружили, что более плотные волокна способствуют образованию кластеров фокальных адгезий в клетках, что приводит к замедлению их миграции.

Используя эту отрицательную корреляцию между движением клеток и плотностью волокон, учёные смогли контролировать и направлять миграцию клеток, создав нановолоконный лист с постепенно меняющейся плотностью. Расположив волокна в конфигурации от высокой к низкой плотности, они смогли ограничить движение клеток, так как большинство из них захватывались в зонах высокой плотности. Конфигурация от низкой к высокой плотности имела противоположный эффект и стимулировала миграцию.

Кроме того, они заметили, что зазоры между зонами препятствуют миграции клеток, приводя к их захвату в зонах высокой плотности. Такая однонаправленная миграция наблюдалась впервые, и исследователи назвали её «клеточной ловушкой» по аналогии с ловушками для рыб и насекомых, которые заставляют добычу двигаться в одном направлении перед поимкой.

«Исследование демонстрирует возможность захвата мигрирующих клеток с помощью нановолокон, полученных электропрядением и имитирующих микроокружение мозга», — комментирует доктор Фудзита.

Команда оптимистично оценивает будущие перспективы своей платформы на основе нановолокон. «Она пригодна для разработки скаффолдов — основы регенеративной медицины — в сочетании с различными технологиями обработки волокон и обработки поверхности материалов. Это может привести к разработке практических применений регенеративных лекарств», — говорит доктор Фудзита. «Кроме того, её можно использовать как технологию обработки носителей для культивирования для эффективного производства биологических препаратов, включая белки, антитела и вакцины».