Модификация биологических материалов позволит более эффективно лечить рак

Изменение физических характеристик микроскопических биоматериалов с целью их беспрепятственного взаимодействия с тканями организма может открыть более безопасные и эффективные методы лечения рака, считают исследователи из Института биомедицинских исследований имени Фралина при Технологическом институте Вирджинии.

В онлайн-обзоре, опубликованном в выпуске журнала Journal of Controlled Release, исследовательская группа под руководством Дэ Йонга Ли (DaeYong Lee), доцента Центра исследования рака в Роаноке, рассказала о том, как незначительные изменения в терапевтических наночастицах и биоматериалах могут улучшить результаты лечения пациентов.

Недавно было признано, что физические характеристики биоматериалов — такие как размер, структура, форма, заряд, механическая прочность, гидрофобность и многовалентность — регулируют иммунологические функции клеток врожденного иммунитета. Для достижения желаемых врожденных иммунных реакций в иммуноонкологии создаются биоматериалы с различными физическими свойствами.

«Модификация физических характеристик биоматериалов оказывается мощным инструментом управления поведением иммунных клеток. Этот подход позволяет точно нацеливать и активировать клетки врожденного иммунитета, такие как макрофаги и естественные клетки-киллеры, которые играют важнейшую роль в борьбе с раком».

Дэ Йонг Ли, сотрудник кафедры биомедицинской инженерии и механики Инженерного колледжа Вирджинии Тек

Благодаря своему опыту и вкладу на стыке науки о биоматериалах и иммунотерапии рака, Ли был приглашен к сотрудничеству с командой онкологов.

Хотя ранние исследования подходов, основанных на использовании биоматериалов, показали многообещающие результаты, в клинических испытаниях многие попытки потерпели неудачу, особенно в отношении некоторых типов опухолей. Чтобы преодолеть эти трудности, команда Ли переключила внимание с оптимизации исключительно химических свойств на тонкую настройку физических характеристик биоматериалов, чтобы улучшить их взаимодействие с иммунными клетками.

Эта работа основана на исследовании, опубликованном в журнале Nature Biomedical Engineering в 2024 году, в котором Ли и его коллеги сконструировали положительно заряженные белки для активации иммунных путей.

Синтетические полипептиды способствовали высвобождению митохондриальной ДНК, которая, в свою очередь, активировала Т-клетки, борющиеся с раком. В мышиных моделях прогрессирующего рака молочной железы эти синтезированные полипептиды вызывали мощный противоопухолевый иммунный ответ, предлагая потенциально новый подход к лечению рака.

Разработка и оптимизация физических свойств биоматериалов — это малоизученная область с большим потенциалом.

Следует отметить, что перевод инноваций из лаборатории в клинические условия требует решения вопросов масштабируемости, производства и обеспечения безопасности для различных групп пациентов. По словам Ли, для преодоления этих барьеров и создания основы для лечения рака нового поколения необходимо сотрудничество между различными дисциплинами, включая материаловедение, иммунологию и клинические исследования.

Сосредоточившись на физическом проектировании биоматериалов, лаборатория Ли работает над тем, чтобы изменить терапию рака для пациентов, которые в настоящее время сталкиваются с ограниченными возможностями лечения.