Длительное вдыхание мышами противоракового препарата блеомицина в виде наночастиц тормозит рост метастазов в легких и повышает выживаемость животных. К такому выводу пришли ученые из подведомственного Минобрнауки России Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН совместно с коллегами из НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина и Сколковского института науки и технологий. Как отмечают ученые, разработка перспективна для оптимизации схем химиотерапии онкологических заболеваний легких и снижения побочных эффектов применяемых препаратов.
Рак легких имеет один из самых высоких показателей смертности среди всех распространенных видов онкологий. Терапия метастазов в легких требует использования комбинаций сильнодействующих химических препаратов. Например, цитостатический антибиотик блеомицин, который широко используется в качестве противоопухолевого средства, обладает серьезными побочными эффектами, такими как легочная токсичность и способность вызывать фиброз в легких. Сегодня исследователи ищут способы снизить токсичность препаратов, применяемых для легочных заболеваний. Один из возможных подходов состоит в применении аэрозольной формы препарата. Преимущество легочной доставки заключается в том, что для локализованного эффекта требуются более низкие дозы ингаляционных препаратов, и поэтому любое токсическое воздействие на органы или здоровые клетки значительно снижается.
Ученые из научных центров Пущино и Москвы применили для терапии метастазов рака легких аэрозольные наночастицы блеомицина размером 100 нм без дополнительных добавок.
Исследование прокомментировал старший научный сотрудник Лаборатории тераностики и ядерной медицины, кандидат физико-метематических наук Игорь Канев: «Частицы такого размера способны при вдыхании эффективно достигать глубоких отделов легких и оседать в альвеолах, что приводит к значительному увеличению биодоступности. Наноаэрозольная форма лекарства была получена с использованием специального генератора без повреждения молекул распыляемого вещества. Ранее нами было показано, что наноаэрозольная форма блеомицина не вызывает необратимых повреждений легких у здоровых мышей. Терапевтический эффект вдыхания наночастиц оценивался в сравнении с внутрибрюшинным введением на двух разных моделях рака легкого у мышей. Анализ концентрации блеомицина в плазме крови показал, что кинетика концентрации препарата зависит от способа введения: при вдыхании аэрозоля уровень блеомицина в крови достигал равновесного значения и оставался постоянным в течение всего сеанса терапии (5 часов ежедневно), в то время как при внутрибрюшинном введении наблюдался единичный пик высокой концентрации, который довольно быстро снижался со временем».
Как отметил ученый, несмотря на то, что уровень блеомицина в крови при аэрозольном введении был примерно в 100 раз ниже по сравнению с внутрибрюшинным, длительное вдыхание наночастиц оказалось способно эффективно подавлять рост привитых опухолей и метастазов. Анализ тканей легких и внутренних органов животных, получавших аэрозольное лечение, показал отсутствие признаков фиброза и гематологической токсичности, характерных для традиционного внутрибрюшинного способа введения и дозировки препарата. При этом в экспериментальной группе на 82 % усилилось торможение роста опухоли и на 26% увеличилась продолжительность жизни животных, по сравнению с контрольной группой, не получавшей лечения.
Авторы показали, что при использовании наноаэрозольной формы блеомицина достаточно в 10 раз меньшей дозы лекарства по сравнению с внутрибрюшинным введением для достижения сравнимого терапевтического эффекта. Эти результаты говорят о том, что аэрозольная доставка противоопухолевых препаратов путем длительного вдыхания наночастиц является перспективным способом терапии онкологических заболеваний легких. В дальнейшем авторы планируют расширить спектр применений наноаэрозолей в биотехнологии и медицине.
Работа поддержана мегагрантом Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Соглашение со Сколковским институтом науки и технологий, № 075-10-2022-090 (075-10-2019-083).
Программа мегагрантов реализуется в рамках нацпроекта «Наука и университеты» для поддержки научных исследований в российских вузах и НИИ под руководством ведущих мировых ученых.
Результаты работы опубликованы в майском номере одного из ведущих международных журналов.