Лабораторные исследования, проверяющие оба метода на шести моделях рака груди; пять линий раковых клеток человека и одна рак мыши у мышей с тремя вариантами иммунной системы обнаружили, что наночастицы, покрытые трастузумабом, лекарством, нацеленным на рецептор 2 эпидермального фактора роста человека (HER2) -позитивные клетки рака молочной железы, лучше удерживаются в опухолях чем простые наночастицы, даже в опухолях, которые не экспрессируют белок HER2, способствующий росту. Однако иммунные клетки хозяина, подвергшиеся воздействию наночастиц, вызывали противораковый иммунный ответ, активируя Т-клетки, которые вторгались и замедляли рост опухоли.
Описание работы будет опубликовано 25 марта в Science Advances.
«Давно известно, что наночастицы, попадая в кровоток, улавливаются скавенджерами макрофагами и другими клетками иммунной системы», – объясняет старший автор исследования Роберт Ивков, доктор философии.D., M.Sc., адъюнкт-профессор радиационной онкологии и молекулярных радиационных наук в Онкологическом центре Сидни Киммела при Джоне Хопкинсе. «Многие исследователи в этой области были сосредоточены на попытках уменьшить взаимодействие с иммунными клетками, потому что они пытались увеличить время циркуляции наночастиц и их удержание в опухолевых клетках. Но наше исследование демонстрирует, что иммунные клетки в опухоли собираются и реагируют на частицы таким образом, чтобы стимулировать противораковую реакцию. Это может иметь потенциал для продвижения, помимо доставки лекарств, к разработке иммунотерапии рака."
В своем исследовании исследователи провели несколько экспериментов in vitro.
Во-первых, они применили одни наночастицы оксида железа, покрытые простым крахмалом, и другие, покрытые трастузумабом, на пять линий клеток рака груди человека, обнаружив, что степень связывания между наночастицами, покрытыми трастузумабом, и клетками зависит от того, насколько раковые клетки экспрессируют онкоген HER2. У людей HER2-положительный рак молочной железы является одним из наиболее устойчивых к стандартной химиотерапии. Трастузумаб, продаваемый под названием Герцептин, нацелен на HER2-положительные опухолевые клетки, а также запускает иммунную систему.
Исследователи сообщают, что на животных моделях ответы были на удивление разными.
В отдельных экспериментах команда использовала наночастицы в двух линиях мышей с иммунодефицитом, которым были привиты клетки пяти клеточных линий рака молочной железы человека – две были HER2-отрицательными и три были HER2-положительными. Когда они изучили опухоли животных через 24 часа, они заметили, что наночастицы, покрытые трастузумабом, были обнаружены в концентрации от двух до пяти раз выше, чем простые наночастицы, во всех типах опухолей, независимо от того, экспрессировали ли они белок HER2. Они также обнаружили, что количество покрытых трастузумабом наночастиц было даже больше (в десять раз) у мышей с полностью функциональной иммунной системой и опухолями, полученными от мышей.
Это заставило исследователей подозревать, что иммунная система животных-хозяев сильно взаимодействовала с наночастицами и играла роль в определении удержания частиц в опухоли, независимо от того, было ли добавлено лекарство.
Другие эксперименты, как сообщает команда, показали, что связанные с опухолью иммунные клетки были ответственны за сбор наночастиц, и что мыши, выведенные с интактной иммунной системой, сохранили больше наночастиц, покрытых трастузумабом, чем мыши, выведенные без полностью функционирующей иммунной системы.
Кроме того, воспалительные иммунные клетки в непосредственном окружении опухоли или микросреде захватили больше покрытых наночастиц, чем простые. Наконец, в серии 30-дневных экспериментов исследователи обнаружили, что воздействие наночастиц подавляло рост опухоли в три-пять раз больше, чем в контрольной группе, и увеличивало количество CD8-положительных Т-лимфоцитов, убивающих рак, в опухолях. Удивительно, отмечает Ивков, противораковый иммунный активирующий ответ был одинаково эффективен при воздействии как простых наночастиц, так и наночастиц, покрытых трастузумабом.
Мыши с дефектными Т-клетками не показали ингибирования роста опухоли. Исследователи говорят, что это продемонстрировало, что системное воздействие наночастиц может вызвать системный иммунный ответ хозяина, который приводит к противораковой иммунной стимуляции и не требует, чтобы наночастицы находились внутри опухолей.
«В целом, наша работа предполагает, что существуют сложные взаимозависимости между иммунными ответами хозяина и опухоли на воздействие наночастиц», – говорит Ивков. "Эти результаты предлагают интригующие возможности для изучения" нацеливания "наночастиц на иммунную микросреду опухоли.
Они также демонстрируют захватывающий новый потенциал для разработки наночастиц в качестве платформ для иммунной терапии рака."
Исследователи говорят, что они также планируют изучить, могут ли те же типы иммунных ответов возникать при нераковых состояниях, таких как инфекционные заболевания.