Исследователи из университета Дьюка скомбинировали два известных метода терапии рака – иммунотерапию и термофототерапию – для лечения модельной метастазирующей опухоли у мышей. Для усовершенствования термофототерапии в качестве «энергоносителя», разогреваемого лазером, были использованы золотые наночастицы в форме звезд, которые исследователи ранее научились синтезировать. При помощи нанозвезд ученым удалось существенно усилить противоопухолевый иммунный ответ в организме и не только полностью излечить часть мышей, но и «вакцинировать» их против развития того же типа опухоли. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.

Раковые клетки нередко несут на поверхности сигналы о том, что с ними что-то не так – например, мутированные белковые молекулы, распознаваемые системой иммунитета. Однако раковые клетки научились обманывать иммунитет. Чтобы подавить иммунный ответ против себя, такие клетки могут экспрессировать большое количество рецептора PD-L1, взаимодействие с которым снижает активность Т-лимфоцитов. Один из подходов в иммунотерапии рака состоит в том, чтобы блокировать взаимодействие с рецепторами PD-L1 и тем самым восстановить естественный противораковый иммунный ответ. Этот вид терапии одобрен для лечения твердых и метастазирующих (то есть распространяющих злокачественные клетки по организму) опухолей, таких как меланома, рак легкого и рак мочевого пузыря.

Чтобы усилить естественный ответ организма на раковые клетки, опухоль лучше разрушить – так большее количество злокачественных клеток будет доступно для распознания иммунитетом. Сделать это можно при помощи термотерапии – локального нагревания участка опухоли, к примеру, лазером. При использовании наночастиц эффективность термотерапии существенно увеличивается, так как частицы увеличивают конверсию энергии лазера в тепло (разогреваются сами и разогревают окружающие ткани). Авторы работы решили скомбинировать этот подход с анти- PD-L1 иммунотерапией для усиления эффекта последней.

В предшествующей работе ученые синтезировали золотые наночастицы в форме звезд, которые благодаря большому количеству лучей наиболее эффективно распределяют энергию лазера. Было показано, что такие частицы можно использовать для визуализации опухолей, а теперь авторы применили их для термотерапии.

Золотые нанозвезды, полученные в предыдущих экспериментах (изображение получено при помощи электронной микроскопии)
Золотые нанозвезды, полученные в предыдущих экспериментах (изображение получено при помощи электронной микроскопии)

В эксперименте у мышей формировали опухоли в двух конечностях путем введения под кожу раковых клеток. Одна лапа выступала в роли «первичной опухоли», а вторая в роли «метастаза». В «первичную опухоль» вводили наночастицы и проводили термотерапию. После этого мышам вводили препарат, использующийся для анти- PD-L1 иммунотерапии. В каждой из групп (сочетание подходов; только термотерапия; только иммунотерапия; только наночастицы; никакого лечения) было по пять животных.

Оказалось, что термотерапия с использованием нанозвезд существенно улучшила эффективность иммунотерапии. У всех мышей из этой опытной группы уменьшались как «первичные опухоли», так и «метастазы», что означало активацию собственного иммунного противоопухолевого ответа. У двух мышей полностью исчезли все опухоли. Такого эффекта не наблюдалось ни в одной из контрольных групп. В группе, где использовали только иммунотерапию, лишь у одной мыши «вторичная опухоль» начала уменьшаться.

График выживаемости животных с опухолями в разных группах. В группе с комбинацией термо- и иммунотерапии (черные квадраты) к концу эксперимента выжило 40% мышей.
График выживаемости животных с опухолями в разных группах. В группе с комбинацией термо- и иммунотерапии (черные квадраты) к концу эксперимента выжило 40% мышей.

Одной из вылеченных мышей через несколько месяцев после эксперимента снова ввели раковые клетки того же типа, однако опухоль у нее не развилась - собственный иммунитет животного распознал и уничтожил злокачественные клетки. Таким образом, термофототерапия с наночастицами сработала как своеобразная «вакцинация» от рака этого типа (в работе были использованы клетки рака мочевого пузыря).

Распространение раковых клеток по организму (метастазирование) и образование вторичных опухолей – огромная проблема в лечении злокачественных опухолей. Комбинация терапевтических подходов, которую авторы назвали SYMPHONY (Synergistic Immuno Photothermal Nanotherapy) показала многообещающие результаты для лечения метастазов, но пока только на мышиной модели. В то же время использование золотых наночастиц в термотерапии больных уже проходит испытания и в ближайшие годы может появиться в клинике. Пока же ученым предстоит воспроизвести результаты хотя бы на большей выборке животных.