Ученые Саратовского национального исследовательского государственного университета разработали систему, позволяющую менять режим иммунных клеток внутри опухоли. Клетки перепрограммируются с помощью лазерно-активируемой системы из режима поддержки рака в режим его уничтожения. Метод фототермической иммунотерапии разработан совместно с коллегами из Сколтеха, МФТИ и ИТМО.
Исследователи научились воздействовать на клетки иммунной системы, которые в ходе развития онкологического заболевания помогают опухоли расти. Как это работает? Одними из главных «действующих лиц» являются особые иммунные клетки – макрофаги. В норме они защищают организм, но в злокачественном новообразовании часто «переключаются» и начинают играть на стороне болезни: подавляют иммунный ответ, стимулируют рост сосудов и помогают опухоли распространяться. Задача коллектива учёных – вернуть их обратно в «боевой режим».
«Мы показали возможность влияния на фенотип макрофагов, населяющих опухоль, после однократной внутриопухольной инъекции суспензии светочувствительных капсул и последующего лазерного облучения опухолевого узла. Так мы увеличили долю провоспалительных макрофагов – тех, что борются с раковыми клетками, с 1% до 28%», – рассказывает старший научный сотрудник лаборатории биомедицинской фотоакустики СГУ Ольга Гуслякова.
Сама система устроена так: в опухоль вводятся специальные микрокапсулы, внутри которых находится вещество, активирующее сигнальный путь STING – один из ключевых механизмов усиления противоопухолевого иммунного ответа. Однако в свободной форме такие вещества использовать сложно: они быстро выводятся из организма и могут вызывать системное воспаление. Поэтому исследователи «упаковали» активную молекулу в капсулы, которые остаются неактивными до внешнего воздействия.
Следующий этап – лазерное воздействие. Используется ближний инфракрасный диапазон, который хорошо проходит через ткани и слабо поглощается биологическими структурами. Под действием света оболочка капсул нагревается и разрушается, и препарат высвобождается прямо в опухоли. Фактически это управляемая система: лекарство начинает действовать только там и тогда, где это необходимо.
Когда вещество высвобождается внутри макрофагов, активируется сигнальный путь STING. Он запускает выработку интерферонов и последующий каскад биохимических реакций, меняющий фенотип макрофагов. В результате макрофаги, которые ранее поддерживали опухоль, переходят в противоопухолевое состояние и начинают бороться с раковыми клетками, привлекая и другие клетки иммунной системы – Т-клетки, натуральных киллеров.
Неожиданным результатом, по словам авторов исследования, стало то, что более крупные капсулы оказались эффективнее мелких. Хотя обычно считается, что чем меньше частица, тем легче она проникает в клетки, в данном случае решающим оказалось количество активного вещества, которое переносит одна капсула: более крупные носители доставляли его больше и обеспечивали более выраженный эффект.
Разработка решает одну из ключевых проблем современной иммунотерапии: как доставить препарат точно в опухоль и избежать системных побочных эффектов. Здесь лекарство действует локально и активируется по сигналу, что снижает риск нежелательных реакций и повышает эффективность воздействия.
Пока технология протестирована на клетках и моделях опухоли у животных, в частности на меланоме. В дальнейшем исследователям предстоит оценить безопасность метода, подобрать оптимальные режимы применения и проверить возможность многократной активации препарата. Кроме того, подход может использоваться в сочетании с другими методами лечения, например, с иммунотерапией, направленной на блокировку контрольных точек. В перспективе это может означать более точное и щадящее лечение, при котором иммунитет атакует опухоль, не нанося лишнего вреда организму.
Исследование проводилось в рамках государственного задания (проект № FSRR-2023-0007). Результаты опубликованы в журнале Biomaterials Advances.
Подготовила Альфия Тимошенко