Метастазы в легких – это второе по распространенности заболевание у онкологических пациентов. Оно развивается примерно в  30% случаев. По данным врачей из Швейцарии, средняя продолжительность жизни пациентов с метастазами в легких – около 10 месяцев, а 5-летняя выживаемость – менее 5%.

Интерфероны I типа (ИФН-I) запускают противоопухолевый иммунитет и помогают иммунной системе предотвратить развитие метастазов. Результатом этой работы ИФН-I является привлечение T-клеток к опухоли для ее уничтожения.

Однако опухоли подавляют выработку в организме интерферонов I типа. Из-за дефицита ИФН-I T-клетки переходят в нефункциональное и истощенное состояние. Таким образом, опухоль формирует вокруг себя среду, защищенную от иммунной системы. Этот же защитный механизм опухоли стимулирует развитие метастазов. Такая критически важная противораковая роль ИФН-I была использована при разработке лекарств для терапии онкологических пациентов.

Первое одобренное поколение препаратов – человеческий ИФН-I. Из-за короткого периода полувыведения ИФН-I требовались высокие дозы и частые инъекции. Побочные эффекты – токсичность для печени и вызванный воспалением цитокиновый шторм. Второе поколение требовало меньшего числа инъекций, поскольку вырос период полувыведения. Однако токсичность сохранилась. Оба поколения инъекционных препаратов интерферона воздействовали на весь организм, но были не способны нацелится на опухолевые клетки.

Наночастицы с мРНК интерферона I типа подавляют метастазы в легких

Американские ученые разработали липидные наночастицы, содержащие мРНК и матричные РНК интерферона I типа. Эти наночастицы позволяют заставить опухолевые клетки самостоятельно вырабатывать интерферон I типа и при этом избежать побочных эффектов препаратов I и II поколений.

Из-за особенностей липида наночастиц наиболее активно их поглощали именно опухолевые клетки. Проникая в клетки, наночастицы стимулировали их самостоятельно вырабатывать ИФН-I. В экспериментах на мышах лечение наночастицами значительно снизило число метастазов в легких.

Наночастицы были лишены побочных эффектов препаратов I и II поколений:

  • они не вызывали цитокиновый шторм;
  • не изменяли уровни ферментов, которые считаются ключевыми индикаторами поражения печени;
  • не требовали повторных инъекций ИФН-I, поскольку клетки сами начинали его синтезировать.

Ученые отмечают, что созданная наночастица потенциально является препаратом третьего поколения ИФН-I иммунотерапии метастазов в легкие.

Дизайн исследования

Сначала ученые разработали специальную липидную наночастицу с мРНК интерферона I типа. В более раннем исследовании схожая наночастица уже была использована для доставки генетического материала в опухолевые клетки онкологических пациентов.

Отличительной особенностью разработанной частицы являлась ее нацеленность именно на поглощение раковыми клетками, которые быстро делятся. Ученые предположили, что это позволило бы снизить токсичность частицы для здоровых клеток организма, которые делятся медленно.

На следующем этапе ученые проверили на мышах эффективность разработанной ими частицы с помощью однократной инъекции. Для этого у мышей создавали первичную опухоль с помощью инъекций раковых клеток, а затем формировали спонтанные метастазы в легких, вводя раковые клетки в хвостовую вену. Ученые вводили мышам культуры клеток наиболее распространенных у человека видов рака: карциномы молочной железы, карциномы толстой кишки и меланомы.

В финальной серии экспериментов ученые сымитировали терапию рака у человека. Для этого в липидную наночаститцу была помещена мРНК человеческого ИФН-I, а экспериментальные мыши были гуманизированы – им перелили человеческую кровь. Гуманизированным мышам вводили человеческие раковые клетки, чтобы вызвать первичную опухоль и метастазы в легких, а затем лечили мышей липидной наночастицей.

Клинические результаты исследования

Лечение липидной наночастицей с мРНК интерферона I типа не только эффективно подавляло метастазы в легких, но и уменьшало объем основной опухоли, а также увеличивало выживаемость мышей. Эффективность наночастицы была продемонстрирована и на обычных, и на гуманизированных мышах.

Эти результаты хорошо видно на графиках, где красным цветом отмечены мыши, получавшие лечение липидной наночастицей с мРНК ИФН-I, а синим – получавшие пустую липидную наночастицу.

Самые значительные результаты заметны по метастазам в легких. В 100% случаев у мышей, получавших пустую наночастицу, развились метастазы, а в группе лечения – только в 20% (левый график). Количество метастатических узелков в легких у мышей в группе лечения было значительно ниже (правый график):

Источник изображения: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12314986/

Лечение значительно подавляло также рост основной опухоли – снизился ее размер (левый график) и вес (правый график). Однако данные результаты не достигли статистической значимости:

Источник изображения: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12314986/

Клинический эффект этих результатов проявился в увеличении выживаемости мышей, которых лечили липидной наночастицей с мРНК интерферона I типа (зеленый график), в сравнении с мышами, которых лечили пустышкой (красный график):

Источник изображения: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12314986/

Биохимические результаты исследования

У мышей, получавших лечение, активировался противораковый иммунитет.

мРНК интерферона, встроенная в наночастицы, успешно стимулировала выработку у мышей собственного интерферона. Уровень ИФН-I значительно повысился в сыворотке крови (верхний график). Также увеличился синтез интерферона клетками первичной опухоли (левый нижний график) и клетками метастазов легких (правый нижний график). На всех трех графиках для сравнения приведены показатели мышей, получавших пустую липидную наночастицу (левые части графиков):

Источник изображения: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12314986/

Для экспериментов с гуманизированными мышами, им вводили наночастицу с мРНК человеческого интерферона. В результате опухолевые клетки гуманизированных мышей начинали вырабатывать человеческий ИФН-I.

Выработавшийся собственный ИФН-I у пролеченных мышей запустил остальные компоненты противоракового иммунитета.

Ученые проанализировали показатели сигнальных белков, выработка которых регулируется молекулами ИФН-I, и которые привлекают T-клетки для уничтожения опухоли. На графиках ниже эти сигнальные белки обозначены Cxcl9 и Cxcl10. Мыши, которые получали лечение, обозначены зеленым, а мыши, получавшие пустую наночастицу – красным:

Источник изображения: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12314986/

На заключительном этапе ученые проанализировали в легких мышей уровни T-клеток, инфильтрирующих опухоль. На графиках ниже эти классы клеток обозначены CD4+ и CD8+. Мыши, которые получали лечение, обозначены зеленым, а мыши, получавшие пустую наночастицу – красным:

Источник изображения: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12314986/

На основе полученных данных ученые сделали вывод, что созданная ими липидная наночастица с мРНК ИФН-I активировала противораковый иммунитет в опухолевых клетках. Это привело к подавлению метастазов в легких, уменьшению размеров основной опухоли и увеличению выживаемости мышей.

Для активации противоопухолевого иммунитета была нужна всего одна инъекция наночастицы с мРНК ИФН-I. В этом новый метод лечения превосходит первые два поколения противораковых препаратов на основе интерферона, которые требуют многократных инъекций для получения терапевтического эффекта.

Анализ безопасности липидной наночастицы с мРНК интерферона I типа

Предыдущие два поколения противораковых препаратов на основе интерферона вызывали у пациентов два значимых побочных эффекта:

  • чрезмерную воспалительную реакцию и цитокиновый шторм;
  • токсическое поражение печени.

Ученые сравнили изменение уровней провоспалительных белков у мышей, получавших лечение, и мышей, получавших пустышку. Уровни провоспалительных белков были соизмеримы в обеих группах. Исключение – белок IL23, уровень которого в группе лечения был значительно снижен. На графиках представлено сравнение по семи типам провоспалительных белков. Зеленые графики – мыши, получавшие лечение; красные – мыши, получавшие пустую наночастицу:

Источник изображения: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12314986/

На следующем этапе ученые проанализировали уровни печеночных ферментов аланинаминотрансферазы (АЛТ) и щелочной фосфатазы (ЩФ), которые считаются ключевыми индикаторами повреждения печени и гепатотоксичности. На графиках ниже видно, что лечение не вызвало значительного изменения уровней ЩФ и АЛТ в сыворотке крови. Это подтверждает, что наночастица сконструирована достаточно точно, чтобы ее поглощали в основном опухолевые клетки, а не здоровые.

Источник изображения: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12314986/

Эти данные подтверждают, что разработанная липидная наночастица, содержащая мРНК интерферона I типа, является потенциально безопасным и эффективным препаратом третьего поколения на основе интерферона для иммунотерапии рака у пациентов с метастазами в легких.

Выводы

Для предотвращения развития метастазов в легких ученые разработали липидную наночастицу, содержащую мРНК интерферона I типа. Однократное введение этой наночастицы в 5 раз снизило число метастазов в легких. Это лечение также уменьшало размер основной опухоли и повышало выживаемость.

Биохимические анализы показали, что частица стимулировала выработку собственного ИФН-I в опухолевых клетках. Собственный интерферон запускал выработку сигнальных белков, которые привлекали T-клетки к клеткам опухоли.

Разработанная наночастица лишена побочных эффектов, характерных для первых двух поколений препаратов на основе интерферона для иммунотерапии рака. Наночастица не приводит к токсическому поражению печени и не вызывает воспалительную реакцию и цитокиновый шторм. Причина отсутствия этих побочных эффектов – нацеливание наночастицы на быстро делящиеся раковые клетки.

Полезная статья, нужная информация? Поделитесь ею!

Кому-то она тоже будет полезной и нужной:

Источники

Наш канал в Telegram:

Статьи по схожим темам: