Ученые Университета 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 онкологических заболеваний была отмечена Шведской королевской академией, объявившей в 2018 году Нобелевскими лауреатами в области физиологии и медицины Джеймса Эллисона и Тасуку Хондзе за «открытие противораковой терапии методом подавления негативной иммунной регуляции». В последние десятилетия было доказано, что эффективность ныне существующих стратегий противораковой терапии (например, химиотерапии и/или лучевой терапии) повышается, если применяемая терапия приводит к гибели клеток по пути иммуногенной клеточной смерти, которая связана 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 клетки, которые переродились. Иногда клетки прячутся от иммунной системы — уходят из-под иммунологического контроля, тогда развивается опухоль. Сейчас много разных способов борьбы с опухолями, но часто излечения не наступает. Исследования последних лет показали, что если иммунитет все-таки начинает видеть опухоль организм опухоль побеждает. Причина такого иммунного распознавания — иммуногенная клеточная смерть. Для группы ученых Университета Лобачевского иммуногенная клеточная смерть и стала 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 эффективно бы стимулировали иммуногенную клеточную смерть.

Исследователями Университета Лобачевского 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 в настоящее время 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 он влияет на иммунитет.

«Кроме того, анализ научной литературы, а также собственные исследования, которые проводятся на базе Института биологии и биомедицины ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 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, поскольку 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, — продолжает старший научный сотрудник лаборатории по разработке методов нейропротекции ННГУ Татьяна Мищенко, — 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».

«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», — подчеркнула Татьяна Мищенко.

Исследование имеет колоссальное значение для развития практической медицины. В рамках исследования 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, необходимую для разработки новых стратегий лечения рака, в частности терапевтической концепции активации иммуногенной клеточной гибели клеток глиомы (одной из самых «злых» опухолей головного мозга).