Новые имплантируемые микрочастицы предлагают двойное лечение рака

Для пациентов с раком на поздней стадии лечение часто включает в себя прохождение нескольких видов терапии, таких как химиотерапия, хирургическое вмешательство и лучевая терапия.

Это может вызвать серьезные побочные эффекты и не всегда приводит к успешным результатам. В надежде улучшить варианты лечения исследователи из Массачусетского технологического института разработали крошечные частицы, которые можно имплантировать в место опухоли для одновременного осуществления двух видов терапии: тепловой и химиотерапии. Этот новый подход не только снижает побочные эффекты традиционной химиотерапии, которая обычно вводится через вену, но и обеспечивает комбинированный эффект, который может продлить жизнь пациента.

В исследовании на мышах эта двойная терапия полностью устранила опухоли в большинстве случаев и значительно увеличила выживаемость животных.


Якленец выступил соавтором исследования совместно с Анджелой Белчер, профессором биологической инженерии и материаловедения Массачусетского технологического института, и Робертом Лангером, профессором Массачусетского технологического института.

Ведущий автор исследования — Мария Канелли, бывший научный сотрудник Массачусетского технологического института. Их выводы были недавно опубликованы в журнале ACS Nano.

В дополнение к химиотерапии команда хотела включить фототерапию — метод лечения, при котором для уничтожения раковых клеток используется свет.

Фототерапия работает путем имплантации или инъекции частиц, которые можно нагреть с помощью внешнего лазера. Это повышает температуру частиц достаточно, чтобы уничтожить близлежащие опухолевые клетки, не повреждая окружающие ткани. Исследователи выбрали дисульфид молибдена в качестве фототерапевтического агента, поскольку он эффективно преобразует лазерный свет в тепло. Этот материал позволяет использовать менее мощные лазеры, которые более безопасны для пациентов.

Для создания микрочастиц, которые могли бы обеспечивать оба вида терапии, команда объединила нанолисты дисульфида молибдена с химиотерапевтическими препаратами: доксорубицином (препарат, притягивающий воду) или виолацеином (препарат, отталкивающий воду).

Затем они смешали эти ингредиенты с биосовместимым полимером под названием поликапролактон. Смесь высушивали в пленку и прессовали в крошечные частицы шириной около 200 микрометров. Когда эти частицы вводятся в опухоль, они остаются на месте. Затем внешний лазер может использоваться для нагрева частиц во время каждого сеанса лечения. Это тепло может проникать на несколько сантиметров в ткань, воздействуя непосредственно на опухоль.

«Преимущество этой платформы в том, что инъекцию нужно делать только один раз. Затем можно использовать лазер для высвобождения препарата и одновременно нагревать частицы, чтобы убить раковые клетки», — объясняет Канелли.

Исследователи использовали алгоритмы машинного обучения, чтобы определить наилучшие настройки для лазерной терапии, включая уровень мощности, продолжительность и концентрацию фототерапевтического агента. Они разработали цикл лечения, который длится около трех минут, в течение которых частицы нагреваются до 50 градусов по Цельсию. Эта температура достаточно высока, чтобы убить раковые клетки, а также расплавить полимер, который высвобождает химиотерапевтический препарат в опухоль.

«Эта оптимизированная лазерная система позволяет нам проводить низкодозную химиотерапию локально, используя способность глубокого проникновения ближнего инфракрасного света. Этот комбинированный эффект снижает вредные побочные эффекты, которые часто встречаются при традиционной химиотерапии», — говорит Нилкант Бардхан, соавтор исследования.

В ходе испытаний на мышах с агрессивными раковыми клетками исследователи имплантировали около 25 микрочастиц на опухоль и провели три сеанса лазерной терапии с интервалом в три дня между каждым сеансом. Опухоли у этих мышей были полностью ликвидированы, и они жили намного дольше, чем мыши, которые получили только один тип лечения или не получили никакого лечения вообще.

«Возможность контролировать высвобождение лекарств с помощью света, после всего лишь одной дозы частиц, является крупным прорывом. Это может сделать лечение менее болезненным и улучшить соблюдение пациентами предписаний», — говорит Белчер.

Полимер, используемый для этих частиц, уже одобрен FDA для медицинских устройств, что делает его многообещающим для дальнейшего развития. Исследователи надеются проверить этот подход на более крупных животных и в конечном итоге перейти к клиническим испытаниям. Они считают, что этот метод может быть полезен для лечения всех типов солидных опухолей, включая те, которые распространились.

Объединяя тепло и химиотерапию в одном лечении, эта инновационная технология дает надежду на более эффективную терапию рака с меньшим количеством побочных эффектов, предоставляя пациентам больше шансов на более долгую и качественную жизнь.