Ученые строят металл-органические наноцветки для лечения рака
Изображение: Prof. Wenbin Lin
Врачи используют радиацию для лечения рака более ста лет, но это всегда было тонкое искусство — направить лечение так, чтобы избежать при этом здоровых тканей.
Чтобы помочь им, ученые из Чикагского университета разработали армию крошечных металлических и органических наночастиц в форме цветка, которые доставляют один-два удара, сначала повышая эффект излучения на месте опухоли, а затем запускают иммунную систему для поиска любых оставшихся опухолей.
Исследование, опубликованное 26 марта в Nature Biomedical Engineering, привело к тому, в настоящее время начинает клинические испытания фазы 1.
Вэньбин Лин, профессор химии и радиационной и клеточной онкологии им. Джеймса Франка в Чикагском университете, более 20 лет работает с классом материалов, называемым металлоорганическими структурами (MOF). Эти губчатые материалы названы так потому, что они объединяют металлические узлы с органическими связующими. Они очень функциональны и могут быть построены с использованием нескольких различных компонентов.
Поскольку они могут быть изготовлены из биоразлагаемых материалов, лаборатория Лина увидела потенциал для нового лечения рака.
Идея состоит в том, чтобы сначала ввести маленькие рамки в опухоль. «При рентгеновском облучении они производят высоко-реактивные молекулы, которые не перемещаются далеко от места инъекции — они защелкиваются и остаются там, где вы их оставили», — сказал Лин. Каркасы лучше поглощают излучение, чем ткани, обеспечивая дополнительную дозу облучения опухоли.
Излучение вызывает ливень реакционноспособных кислородных соединений, которые являются токсичными для всех видов раковой клетки.
Затем второй этап: конструкция MOF может включать тип молекулы, называемый ингибитором IDO. Этот ингибитор, из класса лечения рака, называемого иммунотерапией блокады, препятствует общему трюку, который раковые клетки используют для уклонения от иммунной системы организма.
Как только блокада задействована, Т-клетки могут атаковать раковые клетки. У мышей исследование показало, что это помогло убить опухоли, скрывающиеся в другом месте тела, а не только в месте инъекции.
«Теоретически это может снизить дозу для лечения многих видов рака, что является большим прогрессом, потому что любое количество радиации, которое мы можем уменьшить, означает меньшее количество осложнений», — сказал соавтор исследования Ральф Вейсельбаум, профессор и председатель кафедры Дэниела К. Людвига из отдела радиационной и клеточной онкологии.
«Мы также надеемся, что потенциальная активация иммунной системы может помочь нам лечить опухоли, которые мы просто не можем достичь сегодня».
Больше информации: Low-dose X-ray radiotherapy–radiodynamic therapy via nanoscale metal–organic frameworks enhances checkpoint blockade immunotherapy. Nature Biomedical Engineering, March 26, 2018. DOI: 10.1038/s41551-018-0203-4