Таблетки в клетке: костный мозг станет компонентом препарата от рака
Российским исследователям впервые удалось использовать стволовые клетки для адресной доставки онкопрепаратов. Их применение для лечения рака вызывало у ученых опасения, так как они способны стимулировать рост опухолей. Однако оказалось, что так происходит не всегда. Специалисты берут клетки костного мозга пациента и загружают в них специальные капсулы, в которых содержится токсичное вещество. Попадая в пораженные раком ткани, капсула под воздействием лазера высвобождает токсин, который убивает и саму клетку, и опухоль. Такая терапия уже показала свою эффективность на модели меланомы.
Клеточный курьер
В современной онкомедицине существует острая проблема: эффективность большинства лекарств зависит от вводимой дозы противоопухолевого препарата — чем она выше, тем эффективнее терапия. Однако рано или поздно наступает предел, когда воздействие лекарства еще недостаточно эффективно, а используемая дозировка подходит к критической отметке и становится токсичной для организма в целом. Чтобы преодолеть этот барьер, необходимо рационально использовать препарат, доставляя его направленно в очаг заболевания.
Кроме того, при стандартном подходе большая доза вводимого токсичного противоопухолевого лекарства распространяется по всему организму вместе с кровотоком. Это может создать очередной барьер на пути доставки лекарства в зону интереса: зачастую опухоли представляют собой достаточно плотные образования, а значит, кровоток в них затруднен. Таким образом, при стандартном введении противоопухолевый препарат не всегда может свободно накапливаться в достаточном количестве в области новообразований.
В Университете ИТМО нашли способ направленно доставлять лекарство в зону опухоли и высвобождать его с помощью инфракрасного излучения. Как пояснил «Известиям» один из авторов исследования, магистрант физико-технического факультета Олексий Пельтек, в качестве доставщиков выбраны стволовые клетки, которые будут брать из костного мозга пациента.
— Эти клетки способны к патотропизму, то есть к направленной миграции в очаг новообразования из-за большого скопления там лейкоцитов и макрофагов (клеток, реагирующих на воспаление. — «Известия»), — пояснил ученый. — Понятно, что мигрирующие стволовые клетки невозможно нагрузить напрямую токсичными противоопухолевыми препаратами, так как это может негативно влиять на их биологические функции. Следовательно, противоопухолевые лекарства должны быть сначала изолированы, а затем загружены в стволовые клетки, что мы и сделали в нашей работе.
Чувство света
Чтобы решить эту задачу, исследователи разработали субмикронные полые носители на основе полимеров и диоксида кремния — полиэлектролитные капсулы (субмикрокапсулы). После того как лекарства были размещены в оболочке, стволовые клетки модифицировали и загрузили капсулы внутрь них.
— Разработанные капсулы светочувствительны, то есть они способны разрушаться под действием инфракрасного излучения и дистанционно высвобождать лекарство, — отметил Олексий Пельтек.
Светочувствительность позволяет высвобождать препарат в нужное время и в нужном месте. Таким образом, ученые разработали умную систему для доставки противоопухолевых лекарств непосредственно в область злокачественных новообразований. Исследователи предполагают, что капсулы можно будет вводить пациенту инъекционно в сосуды, окружающие опухоль.
Стволовые клетки, полученные из мышц человека
Исследования на клетках показали, что на раскрытие и высвобождение действующего вещества таким микроносителям необходимо три дня. По истечении этого срока на область локализации опухоли предлагают воздействовать инфракрасным излучением. Стволовые клетки также могут применяться для борьбы с метастазами. Но так как выяснить, где именно они находятся, сложно, разработчики предлагают использовать для этой цели носители, которые высвобождают лекарство без облучения. Работа над их разработкой уже ведется.
Эффективность адресной доставки полученных систем была протестирована на первичных клетках меланомы — модели опухолевых сфероидов, которые были выделены из тканей реальных онкопациентов.
Стволовые клетки способны мигрировать в опухолевые очаги, так как опухоль специально их привлекает с помощью особых биологически активных веществ и заставляет работать на себя, поддерживая рост и метастазирование, сообщил «Известиям» директор научно-клинического центра прецизионной и регенеративной медицины Казанского федерального университета Альберт Ризванов. Однако в данном случае ученым удалось «обмануть» рак.
— Упаковка лекарств в микрокапсулы, загрузка таких носителей в стволовые клетки и высвобождение под действием света в опухоли действительно отчасти решает задачу адресной доставки. Более того, таким способом стволовые клетки доставят свой смертельный груз не только в первичный очаг, но и во все метастазы в организме, — отметил ученый.
Начальник лаборатории компьютерного моделирования лекарственных средств ЮУрГУ (вуза – участника проекта «5-100» ) Владимир Потемкин считает, что пока еще рано говорить об успехах таких систем умной доставки.
— Разработка требует клинических испытаний, которые занимают не один год. Но двигаться в этом направлении нужно. Основная проблема лечения опухолевых заболеваний — это похожесть здоровых и опухолевых клеток, — пояснил ученый. — Поэтому об эффективности нового способа доставки можно будет говорить только после длительных исследований.
Ученые ИТМО также отмечают, что, несмотря на первые успехи, для внедрения разработанных систем умной доставки в клиническую практику необходимо пройти сложный путь доклинических и клинических исследований, которые требуют времени и финансовых вложений.
Следующим шагом ученых ИТМО станут эксперименты на модельных животных.
