Наноматериалы могут активировать противоопухолевый иммунный ответ организма
Ученые ННГУ им. Н. И. Лобачевского совместно с бельгийскими коллегами изучают механизмы клеточной смерти при фотодинамической терапии нейроонкологических заболеваний в целях разработки новых стратегий лечения рака
Важность исследований роли иммунитета в развитии и терапии онкозаболеваний отмечена Шведской королевской академией, объявившей в 2018 г. Нобелевскими лауреатами в области физиологии и медицины Джеймса Эллисона и Тасуку Хондзё за открытие противораковой терапии методом подавления негативной иммунной регуляции. В последние десятилетия доказано, что эффективность стратегий противораковой терапии (например, химиотерапии и/или лучевой терапии) повышается, если применяемая терапия приводит к гибели клеток по пути иммуногенной клеточной смерти, связанной с активацией противоопухолевого иммунного ответа организма, что приводит к наиболее полному уничтожению опухоли.
Иммунитет играет огромную роль в борьбе организма с онкологией. Каждый день клетки иммунной системы проверяют все клетки нашего организма на «нормальность» и убивают переродившиеся. Иногда клетки уходят из-под иммунологического контроля, и тогда развивается опухоль. Существует немало способов борьбы с опухолями, но часто излечения не наступает. Исследования показали, что если иммунитет начинает видеть опухоль, то организм опухоль побеждает. Причина такого иммунного распознавания — иммуногенная клеточная смерть, ставшая для ученых ННГУ объектом пристального изучения.
Принято считать, что эффективность противораковой терапии (например, химиотерапии и/или лучевой терапии) повышается, если гибель клеток идет по пути иммуногенной клеточной смерти: в этом случае гибель раковых клеток вызывает иммунная система самого человека. Клетки, умирающие таким путем, выступают как вакцины, активируя иммунную систему к борьбе со всей опухолью. В результате рак отступает, не оставляя метастазы. Поэтому в настоящее время ученые ищут нано- и биоматериалы, которые при попадании в опухоль могли бы эффективно стимулировать иммуногенную клеточную смерть.
Исследователями ННГУ под руководством профессора Гентского Университета (Бельгия), ведущего научного сотрудника кафедры общей и медицинской генетики Института биологии и биомедицины ННГУ Дмитрия Крысько опубликована обзорная статья An emerging role for nanomaterials in increasing immunogenicity of cancer cell death («Возрастающая роль наноматериалов в усилении иммуногенности клеточной смерти при онкологических заболеваниях») в высокоцитируемом журнале BBA — Reviews on Cancer. Статья раскрывает существующие представления о возможности применения наноматериалов в терапии онкозаболеваний, в том числе их способности индуцировать иммуногенную форму смерти раковых клеток (так называемую ICD). Учеными проанализированы результаты более 180 исследований, посвященных концепции иммуногенной клеточной смерти и опубликованных в топовых научных журналах Web of Science за последние пять лет.
По словам директора Института биологии и биомедицины ННГУ Марии Ведуновой, один из выводов заключается в том, что иммунная система играет ключевую роль как в развитии, так и в борьбе с опухолями. При этом основная терапия — химио- или лучевая — очень сильно ударяет по иммунитету, поэтому противораковые препараты необходимо оценивать с точки зрения того, как они влияют на иммунитет. «Кроме того, анализ научной литературы и исследования, проводимые на базе Института биологии и биомедицины, показали, что наиболее перспективным биоматериалом, который может использоваться в терапии опухолей головного мозга, являются наночастицы на основе золота, кремния и углерода. Особый интерес представляют наночастицы на основе кремния, так как их применение позволяет эффективно бороться с опухолевыми клетками с минимальными побочными эффектами для здоровых клеток нервной системы», — отмечает Мария Ведунова.
Иммуногенная клеточная смерть характеризуется выбросом молекулярных паттернов, ассоциированных с повреждением (DAMPs) и/или цитокинов/хемокинов, что приводит к запуску сильных противоопухолевых иммунных реакций. Клетки, умирающие путем иммуногенной клеточной смерти, выступают как вакцины, активируя иммунную систему, которая в свою очередь генерирует специфический противоопухолевый Т-клеточный иммунный ответ. «Поэтому в настоящее время в экспериментальной терапии рака ведутся работы, направленные на повышение иммуногенности умирающих раковых клеток за счет использования биоматериалов для целевой доставки противоопухолевых агентов», — пояснила старший научный сотрудник лаборатории по разработке методов нейропротекции ННГУ Татьяна Мищенко. — Еще одним преимуществом использования биоматериалов является осуществление направленной доставки химиотерапевтического агента в опухолевые клетки, что значительно повышает содержание препарата в опухоли и снижает его токсичность для нормальных клеток организма. Инкапсуляция препаратов в наночастицах также предотвращает накопление лекарств в жизненно важных органах (например, в сердце, кишечнике) и позволяет вводить более высокие дозы, что невозможно при использовании свободного лекарственного средства, обладающего выраженными побочными эффектами».
Исследование имеет колоссальное значение для развития практической медицины. В рамках этой научной работы собраны все современные представления о таком важном с точки зрения борьбы с онкологией явлении, как иммуногенная клеточная смерть. Будущие исследования и клинические испытания на лабораторных животных покажут, действительно ли биоматериалы являются оптимальной стратегией для модуляции иммуногенности умирающих раковых клеток, и предоставят информацию для разработки новых стратегий лечения рака, в частности, терапевтической концепции активации иммуногенной клеточной гибели клеток глиомы, одной из самых «злых» опухолей головного мозга.
