Наночастици, в които са прикрепени молекули, проникват в мозъка и унищожават раковите клетки

Учените от Центъра за рака в Университета в Мичиган, САЩ, успяват да направят истински пробив. Те създават наночастици, които транспортират през кръвоносната система до мозъка огромен брой синтетични протеинови молекули и унищожават раковите клетки. Подходът им, преминал тестовете при мишки, преодолява бариерата и разрушава изградения от тумори щит.

Наночастиците

Първата стъпка е свързана с идентифицирането на малка молекула, която е в състояние да блокира мозъчните тумори. Следва сериозна научна работа на екипа, ръководен от проф. Мария Кастро. Задача е да бъде намерен начин откритият инхибитор да стигне до тумора като успее да преодолее кръвно-мозъчната бариера.

Така учените стиган до създаването на наночастица. Тя успява да достави инхибитора до тумора и там лекарството задейства имунната система, която елиминира рака в мишката. Оказва се обаче, че се случва и още нещо – процесът успява да задейства имунната памет и когато учените въвеждат повторно тумор, той бива елиминиран. Това означава, че новият подход не само е в състояние да лекува тумори, но може още и да предотврати или да забави рецидивите.

Екипът на проф. Кастро разработва инхибитор с малка молекула AMD3100. Задачата му е да блокира действието на освободения от глиомите цикотин CXCR12, който изгражда щита около имунната система и не й позволява да се противопостави на тумора.

>>>Руски учени създават нанодискове за унищожаване на злокачествени тумори

По време на опитите с мишки с глиоми става ясно, че AMD3100 не позволява свързването на CXCR12 с имуносупресивни миелоидни клетки. А когато те бъдат обезвредени, то имунната система е в състояние да атакува туморните клетки, защото е непокътната.

Експериментите дават надежда на учените, че са намерили отговор на един от значимите въпроси, защото за съжаление, както констатира проф. Мария Кастро през последните три десетилетия резултатите на пациентите с глиоми не са се подобрили.

Възниква обаче поредната пречка, а тя е свързана с начините, по които AMD3100 да стигне до тумора. Проблемът е, че лекарството не може да премине кръвно-мозъчната бариера.

Така започва сътрудничеството между екипа на проф. Кастро от Центъра за рака и колегите им от Инженерния колеж на Мичиганския университет. Проф. Йорг Лахан, специалист по инженерна химия и колегите му създават протеинови наночастици, в които се капсулира инхибитора.

Сътрудничеството продължава като този път към екипа се присъединява и неврохирургът проф. Анушка Анжелкович – Зоховски от Медицинския колеж на Университета, която от 2000 г. работи по темата за дисфункцията на кръвно-мозъчната бариера и има над 50 публикации по въпроса.

Изследователите трябва да се преборят с това, че глиомните тумори създават анормални кръвоносни съдове, които пречат на нормалния кръвен поток.

Опитите

Идва ред на опитите. В мишки с глиоми учените инжектират наночастици, заредени с AMD3100. На повърхността на наночастиците има пептид, който се свързва с протеин, намиращ се основно в клетките на мозъчния тумор. Докато пътуват през кръвния поток към тумора, наночастиците освобождават AMD3100, а то от своя страна възстановява целостта на кръвоносните съдове. След като са се справили с това, наночастиците стигат до основната си цел – тумора и там освобождават лекарството. Така те блокират навлизането на имуносупресивните миелоидни клетки в тумора. Всичко това позволява на имунните клетки да убият тумора и да забавят развитието му.

Както подчертава проф. Кастро: „Ако няма приток на кръв, нищо няма да стигне до целта. И това е причината туморите да са толкова умни. Но, AMD3100 възстановява каналите, а това позволява на наночастиците да достигнат до рака.“

Проучванията продължават. Мишките, чиито тумори са унищожени от наночастиците, сега отново получат тумори, с което се симулира рецидив. Оказва се, че 60% от гризачите остават без рак при това без да бъде прилагана допълнителна терапия.

Изводът на учените: Това предполага, че подобно на ваксина, AMD3100 създава имунна памет като позволява на имунната система да разпознае и унищожи напълно повторно въведените ракови клетки.

„Всеки глиом се повтаря и затова е толкова важно да има имунологична памет. Това, което установихме по време на изследванията е добър знак, че при хората ще има забавяне на рецидива“, обяснява проф. Кастро.

Тестовете до момента са показали, че технологията не е повлияла върху сърдечната, чернодробната и бъбречна функции нито върху кръвната картина на мишките. Преди екипът да премине към клиничното изпитване са необходими допълнителни тестове за безопасност, които ще бъдат направени.

Пробивът

„Направихме истински пробив, защото до момента никой не можеше да вкара тази молекула в мозъка. А преминаването на кръвно-мозъчната бариера е в истинският смисъл на думата крайъгълен камък. Ние преминахме тази бариера“, категорична е проф. Мария Кастро.

Специалистката по неврохирургия констатира, че за съжаление нищо не се е променило през последните 30 години, когато става дума за хората, които имат една от най-агресивните форми на рак, каквато са глиомите.

„Въпреки факта, че преживяемостта при много от видовете рак нараства през последните десетилетия, глиомите продължават да бъдат изключително упорито предизвикателство за науката. Едва 5% от пациентите живеят пет години след поставянето на диагнозата.“

Една от причините, изтъкват специалистите, е, че глиомите много често са резистентни към традиционните терапии. От друга страна средата вътре в тумора потиска имунната система, а това рефлектира върху новите имунотерапии като ги прави неефективни. И не на последно място затрудненията за ефективно лечение идва от невъзможността да се премине през кръвно-мозъчната бариера.

Последният проблем очевидно намира своето решение благодарение на екипа, ръководен от проф. Мария Кастро.

Постигнатото от екипа на Мичиганския университет неслучайно е определено като пробив, тъй като експерименталното лекарство AMD3100 се смята преди години за един от най-обещаващите кандидати за лекарство срещу глиомите, но първите експерименти с мишки показват, че то прониква твърде слабо в кръвно-мозъчната бариера. Сега това е променено, благодарение на кухите наночастици, в които са вкарани молекули от него и които успяват безпрепятствено да достигнат до глиома и да го унищожат.

Резултатите от изследването са публикувани в ACS Nano.

Успешният край на експеримента с мишките позволява на учените да се подготвят за изследвания с по-големи животни, след което ще бъдат организирани и клиничните изпитвания с доброволци.