Модифікація біологічних матеріалів дозволить ефективніше лікувати рак

Зміна фізичних характеристик мікроскопічних біоматеріалів з метою їхньої безперешкодної взаємодії з тканинами організму може відкрити безпечніші та ефективніші методи лікування раку, вважають дослідники з Інституту біомедичних досліджень імені Фраліна при Технологічному інституті Вірджинії.

В онлайн-огляді, опублікованому у випуску журналу Journal of Controlled Release, дослідницька група під керівництвом Де Йонга Лі (DaeYong Lee), доцента Центру дослідження раку в Роаноку, розповіла про те, як незначні зміни в терапевтичних наночастинках і біоматеріалах можуть покращити результати лікування пацієнтів.

Нещодавно було визнано, що фізичні характеристики біоматеріалів — такі як розмір, структура, форма, заряд, механічна міцність, гідрофобність і багатовалентність — регулюють імунологічні функції клітин вродженого імунітету. Для досягнення бажаних вроджених імунних реакцій в імуноонкології створюються біоматеріали з різними фізичними властивостями.

«Модифікація фізичних характеристик біоматеріалів виявляється потужним інструментом управління поведінкою імунних клітин. Цей підхід дозволяє точно націлювати й активувати клітини вродженого імунітету, як-от макрофаги і природні клітини-кілери, які відіграють найважливішу роль у боротьбі з раком.».

Де Йонг Лі, співробітник кафедри біомедичної інженерії та механіки Інженерного коледжу Вірджинії Тек

Завдяки своєму досвіду і внеску на стику науки про біоматеріали та імунотерапії раку, Лі був запрошений до співпраці з командою онкологів.

Хоча ранні дослідження підходів, заснованих на використанні біоматеріалів, показали багатообіцяючі результати, у клінічних випробуваннях багато спроб зазнали невдачі, особливо стосовно деяких типів пухлин. Щоб подолати ці труднощі, команда Лі переключила увагу з оптимізації виключно хімічних властивостей на тонке налаштування фізичних характеристик біоматеріалів, щоб поліпшити їхню взаємодію з імунними клітинами.

Ця робота ґрунтується на дослідженні, опублікованому в журналі Nature Biomedical Engineering у 2024 році, в якому Лі та його колеги сконструювали позитивно заряджені білки для активації імунних шляхів.

Синтетичні поліпептиди сприяли вивільненню мітохондріальної ДНК, яка, своєю чергою, активувала Т-клітини, що борються з раком. У мишачих моделях прогресуючого раку молочної залози ці синтезовані поліпептиди викликали потужну протипухлинну імунну відповідь, пропонуючи потенційно новий підхід до лікування раку.

Розробка та оптимізація фізичних властивостей біоматеріалів — це маловивчена галузь з великим потенціалом.

Слід зазначити, що переведення інновацій з лабораторії в клінічні умови вимагає вирішення питань масштабованості, виробництва та забезпечення безпеки для різних груп пацієнтів. За словами Лі, для подолання цих бар’єрів і створення основи для лікування раку нового покоління необхідна співпраця між різними дисциплінами, включно з матеріалознавством, імунологією та клінічними дослідженнями.

Зосередившись на фізичному проєктуванні біоматеріалів, лабораторія Лі працює над тим, щоб змінити терапію раку для пацієнтів, які в даний час стикаються з обмеженими можливостями лікування.