Исследовательская группа Научно-технологического университета «Сириус» разработала новый тип наноплатформ для диагностики и лечения онкологических заболеваний. В ходе двухлетнего проекта учёным удалось не только создать эффективную систему адресной доставки лекарств к опухолевым клеткам, но также получить данные, которые лягут в основу нового проекта по иммунотерапии рака.

Проект был реализован при поддержке Государственной программы научно-технологического развития федеральной территории «Сириус» и регионального конкурса Российского научного фонда. Исследователи Научного центра трансляционной медицины Университета «Сириус» работали с платформами на основе альбуминового носителя, загруженного полупроводниковыми квантовыми точками AgInS₂. Эти частицы размером всего 24 нанометра обладают яркой флуоресценцией в инфракрасном диапазоне, что позволяет использовать их для «подсветки» опухолевых клеток при диагностике. Предполагалось, что генерируемые ими активные формы кислорода будут напрямую убивать раковые клетки за счёт окислительного стресса.

Изначально учёные предполагали, что генерируемые квантовыми точками активные формы кислорода будут напрямую уничтожать раковые клетки за счёт окислительного стресса. Однако в ходе экспериментов выяснилось, что против опухолевых клеток этот механизм оказался неэффективен, зато наночастицы неожиданно продемонстрировали ярко выраженное антибактериальное действие. Этот результат важен тем, что показывает: одни и те же наночастицы могут быть полезны в разных областях медицины и теперь часть дальнейших исследований может быть переориентирована на поиск их применения против бактериальных инфекций.

Параллельно учёные разработали протокол выделения и очистки мембранных белков из клеток рака молочной железы. Эти белки используются для создания маскирующего покрытия наноплатформ. Такая оболочка выполняет сразу две задачи. Во-первых, помогает частицам избегать атаки иммунной системы. Во-вторых, обеспечивает их адресную доставку именно к опухолевым клеткам за счёт специфичного состава белковой оболочки. Разработанный протокол показал высокий выход продукта, а сформированные покрытия значительно увеличили скорость проникновения наноплатформ в клетки.

Для экспериментов учёные использовали вещество, которое уже применяется в реальной медицинской практике, — «Фотосенс». Его поместили внутрь альбуминовых частиц размером 100 нанометров, и это дало неожиданный результат. Оказалось, что такая «упаковка» не только помогает лекарству лучше проникать в клетки и дольше сохранять активность, но и принципиально меняет характер его работы. Вместо того чтобы просто разрушать опухолевую клетку изнутри, новый подход заставляет её погибать по другому механизму: вместо апоптоза запускается некроз, что может потенциально активировать иммунный ответ. Это важный шаг к тому, чтобы попытаться превратить фотодинамическую терапию из локального метода в системный. Полученный результат стал основой для нового гранта, и теперь команде предстоит проверить, запускает ли такой подход иммунный ответ против болезни по всему организму.

Кроме того, исследователями были получены данные о том, как разные типы фотосенсибилизаторов и систем доставки влияют на микроокружение опухоли, в частности на макрофаги. Изменение типа макрофагов в микроокружении — одно из перспективных направлений современной онкотерапии, и здесь разработка учёных Сириуса также открывает новые возможности.

«Микроокружение опухоли представляет собой динамичную систему из стромальных клеток, иммунных компонентов и внеклеточного матрикса, где макрофаги играют центральную роль как пластичные регуляторы, определяющие прогрессию рака и ответ на терапию, включая фотодинамическую. Макрофаги в микроокружении опухоли традиционно поляризуются в проопухолевый M2-фенотип, подавляя иммунитет и способствуя прогрессии рака. В нашем проекте мы успешно загрузили сенсибилизатор „Фотосенс“ в макрофаги и оценили их реполяризацию из проопухолевого M2-фенотипа в антиопухолевый M1 в результате фотодинамического эффекта, что может открыть путь к эффективной иммунотерапии», — комментирует руководитель проекта, ведущий научный сотрудник Научного центра трансляционной медицины Университета «Сириус» Екатерина Колесова.

Результаты работы легли в основу новой заявки в Российский научный фонд, которая успела получить поддержку. Исследования будут реализованы в рамках Государственной программы научно-технологического развития федеральной территории «Сириус». Проекты получат паритетное финансирование со стороны администрации федеральной территории и РНФ. Новый проект посвящён изучению иммунологических аспектов фотодинамической терапии. Благодаря выигранному гранту команда сможет перейти к доклиническим исследованиям на мышиных моделях.

Напомним, что в скором времени на федеральной территории появится Научно-технологический кампус «Сириус». Новый инфраструктурный комплекс объединит на одной территории учебные корпуса, жильё для студентов, сотрудников Университета и резидентов ИНТЦ. Его строительство реализуется по поручению Президента России в рамках нацпроекта «Молодёжь и дети».