Наночастицы, которые коммерчески доступны в виде инъекционной добавки железа ферумокситола, одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для лечения железодефицитной анемии.Исследование на мышах показало, что ферумокситол побуждает иммунные клетки, называемые макрофагами, связанными с опухолью, разрушать раковые клетки, предполагая, что наночастицы могут дополнять существующие методы лечения рака. Открытие, описанное в статье, опубликованной 26 сентября в журнале Nature Nanotechnology, было сделано случайно при проверке того, могут ли наночастицы служить троянскими конями, вводя химиотерапию в опухоли у мышей.
«Для нас было действительно удивительно, что наночастицы активировали макрофаги, и они начали атаковать раковые клетки у мышей», — сказала Хайке Далдруп-Линк, доктор медицины, старший автор исследования и доцент радиологии в Школе медицины. «Мы думаем, что эта концепция должна применяться и к пациентам-людям».Команда Далдруп-Линка провела эксперимент, в котором использовались три группы мышей: экспериментальная группа, получившая наночастицы с химиотерапией, контрольная группа, получившая наночастицы без химиотерапии, и контрольная группа, не получившая ни того, ни другого.
Исследователи сделали неожиданное наблюдение, что рост опухолей у контрольных животных, получавших только наночастицы, был подавлен по сравнению с другими контрольными животными.Возвращение макрофагов в нужное руслоИсследователи провели серию последующих тестов, чтобы охарактеризовать происходящее.
Экспериментируя с клетками в чашке, они показали, что иммунные клетки, называемые опухолевыми макрофагами, необходимы для противораковой активности наночастиц; в культурах клеток без макрофагов наночастицы железа не действовали против раковых клеток.До того, как это исследование было проведено, было уже известно, что у здоровых людей макрофаги, связанные с опухолью, обнаруживают и поедают отдельные опухолевые клетки.
Однако большие опухоли могут захватить связанные с опухолью макрофаги, заставляя их перестать атаковать и вместо этого начать секретировать факторы, которые способствуют росту рака.Исследование показало, что наночастицы железа переводят макрофаги обратно в состояние атаки рака, о чем свидетельствует отслеживание продуктов метаболизма макрофагов и изучение их паттернов экспрессии генов.
Кроме того, на мышиной модели рака груди исследователи продемонстрировали, что ферумокситол подавлял рост опухоли при введении в дозах, скорректированных с учетом массы тела, аналогичных дозам, одобренным FDA для лечения анемии. Предыдущие исследования показали, что наночастицы метаболизируются в течение примерно шести недель, а новое исследование показало, что противораковый эффект однократной дозы наночастиц снизился примерно за три недели.Ученые также проверили, могут ли наночастицы остановить распространение рака. В мышиной модели мелкоклеточного рака легкого наночастицы уменьшали образование опухоли в печени, обычном месте метастазирования как у мышей, так и у людей.
В отдельной модели метастазов в печень предварительная обработка наночастицами перед введением опухолевых клеток значительно уменьшала объем опухолей печени.Возможные клинические примененияПо словам Далдруп-Линка, результаты исследования предлагают несколько возможных приложений для тестирования на людях.
Например, после операции по удалению потенциально метастатической опухоли пациенты часто нуждаются в химиотерапии, но должны ждать, пока они выздоровеют после операции, чтобы перенести тяжелые побочные эффекты обычной химиотерапии. Наночастицы железа не обладают токсичными побочными эффектами химиотерапии, что позволяет предположить, что их можно давать пациентам в период хирургического восстановления.
«Мы думаем, что это может сократить время, когда пациент после операции сильно заболел, и помочь предотвратить распространение рака до тех пор, пока он не сможет пройти курс химиотерапии», — сказал Далдруп-Линк.Наночастицы также могут помочь больным раком, у которых опухоли не могут быть полностью удалены. «Если после операции остались какие-то опухолевые клетки, ситуация, которую хирурги-онкологи называют положительной границей, мы думаем, что может сработать введение туда наночастиц железа, а более мелкие семена опухоли потенциально могут быть обработаны нашей иммунной системой», — сказал Дальдруп. — сказал Линк.
Тот факт, что наночастицы уже одобрены FDA, ускоряет возможность тестирования этих приложений на людях, добавила она.Новые результаты также помогут исследователям рака провести более точную оценку комбинаций наночастиц и лекарств, сказал Далдруп-Линк. «Во многих исследованиях исследователи просто рассматривают наночастицы как носители лекарств», — сказала она. «Но они могут иметь скрытые внутренние эффекты, которые мы не оценим, если не посмотрим на сами наночастицы».