Опухолевые клетки умеют обманывать иммунитет и сопротивляться лечению, а стандартная химиотерапия бьёт не только по раку, но и по здоровым тканям — именно поэтому учёные ищут способы доставлять лекарства точечно, а заодно заставлять саму иммунную систему включаться в борьбу. Исследователи Научно-технологического университета «Сириус» в ходе двухлетнего проекта создали наноплатформы на основе альбумина с квантовыми точками размером 24 нанометра, которые позволяют «подсвечивать» опухолевые клетки при диагностике. Но главные открытия оказались побочными: те же наночастицы проявили сильное антибактериальное действие, а упаковка препарата «Фотосенс» в альбуминовые капсулы заставила раковые клетки погибать не по программируемому сценарию (апоптоз), а через некроз, что может активировать системный иммунный ответ. Кроме того, учёные смогли перепрограммировать макрофаги из проопухолевого M2-фенотипа в противоопухолевый M1 — это открывает дорогу к новым методам иммунотерапии. Полученные данные уже легли в основу гранта Российского научного фонда, и команда переходит к доклиническим исследованиям на мышах.
Проект 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.
Изначально предполагалось, 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. Это открытие важно тем, что 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: помогает частицам избегать атаки иммунной системы и 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. 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, исследователи получили 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. Руководитель проекта, ведущий научный сотрудник Научного центра трансляционной медицины Университета «Сириус» Екатерина Колесова пояснила: микроокружение опухоли представляет собой динамичную систему из стромальных клеток, иммунных компонентов и внеклеточного матрикса, где макрофаги играют центральную роль как пластичные регуляторы. Макрофаги в микроокружении опухоли традиционно поляризуются в проопухолевый M2-фенотип, подавляя иммунитет и способствуя прогрессии рака. В проекте учёные 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.
Результаты работы легли в основу новой заявки в Российский научный фонд, которая получила 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.
