Naukowcy całkowicie wyeliminowali guzy u myszy chorych na glejaka wielopostaciowego, najbardziej śmiercionośną postać raka mózgu, stosując nową nieinwazyjną terapię podawaną za pomocą nanokropli do nosa. Przełom, szczegółowo opisany w tym miesiącu w czasopiśmie PNAS, wykorzystuje precyzyjnie zaprojektowane nanostruktury do aktywacji układu odpornościowego bezpośrednio w mózgu, pokonując główną przeszkodę w immunoterapii nowotworów.
Dlaczego glejak wielopostaciowy pozostaje nieuleczalny
Glejak wielopostaciowy rozwija się z komórek gwiaździstych mózgu (astrocytów) i dotyka około trzech na 100 000 Amerykanów. Jej agresywny wzrost i odporność na tradycyjne metody leczenia sprawiają, że prawie zawsze jest śmiertelna. Głównym wyzwaniem jest dostarczenie skutecznych leków przez barierę krew-mózg, czyli tarczę ochronną, która uniemożliwia dotarcie większości leków do guza.
„Chcieliśmy ominąć tę barierę i pobudzić układ odpornościowy do walki z glejakiem wielopostaciowym bez zabiegów inwazyjnych” – wyjaśnił dr Alexander Steg, profesor neurochirurgii na Washington University w St. Louis. „Nasze badanie dowodzi, że precyzyjnie zaprojektowane nanostruktury mogą bezpiecznie aktywować silne szlaki odpornościowe głęboko w mózgu”.
Odrodzenie odporności w „zimnych” nowotworach
Glejak wielopostaciowy jest nowotworem „zimnym” immunologicznym, co oznacza, że nie wywołuje on naturalnej odpowiedzi immunologicznej. W przeciwieństwie do nowotworów „gorących”, które lepiej reagują na immunoterapię, glejak wielopostaciowy unika wykrycia. Naukowcy starali się stymulować szlak STING (stymulator genów interferonu), który aktywuje mechanizmy obronne w przypadku wykrycia obcego DNA.
Dotychczasowe leki aktywujące STING szybko ulegają degradacji i wymagają bezpośredniego wstrzyknięcia do guza, co jest metodą wysoce inwazyjną. Naukowcy poszukiwali nieinwazyjnego rozwiązania.
„Chcieliśmy oszczędzić pacjentom niepotrzebnych procedur” – powiedziała dr Akansha Mahajan, badaczka ze stopniem doktora. „Postawiliśmy hipotezę, że nanoplatformy mogą dostarczać te leki bez operacji”.
Nanokrople: jądra złota umożliwiające dostawę z nosa do mózgu
Zespół współpracował z dr Chadem Mirkinem z Northwestern University, który opracował sferyczne kwasy nukleinowe (SNA), czyli nanocząstki ściśle pokryte DNA lub RNA. SNA są bardziej skuteczne w dostarczaniu leków niż metody tradycyjne.
Naukowcy opracowali SNA z nanocząsteczkami złota jako rdzeniem i fragmentami DNA, które aktywują szlak STING w komórkach odpornościowych. Cząsteczki podawano przez kanały nosowe, wykorzystując bezpośrednie połączenie nerwowe z mózgiem.
To pierwszy raz, kiedy nanoterapia indukowała odpowiedź immunologiczną przeciwko nowotworom mózgu poprzez podanie donosowe.
Śledzenie nanokropel w czasie rzeczywistym
Naukowcy oznaczyli SNA markerem fluorescencyjnym wykrywalnym za pomocą światła bliskiej podczerwieni. Cząsteczki wstrzyknięte myszom chorym na glejaka wielopostaciowego przemieszczały się szlakiem nerwu twarzowego do mózgu.
Tam odpowiedź immunologiczna koncentrowała się w komórkach odpornościowych sąsiadujących z guzem. Aktywność wykryto także w pobliskich węzłach chłonnych, ale rozprzestrzenianie się było ograniczone, co minimalizowało skutki uboczne. W komórkach odpornościowych aktywowano szlak STING, powodując silniejszy atak przeciwnowotworowy.
Łączenie terapii w celu całkowitej eliminacji
W połączeniu z lekami aktywującymi limfocyty T (kolejną kluczową komórkę odpornościową) dwudawkowa nanoterapia wyeliminowała nowotwory u myszy i zapewniła długotrwałą odporność na nawroty. Wyniki te były lepsze w porównaniu z istniejącymi terapiami ukierunkowanymi na STING.
Dr Steg podkreśliła, że sama stymulacja STING nie wyleczy glejaka wielopostaciowego, ponieważ guz wykorzystuje kilka taktyk unikania odporności. Jego zespół pracuje obecnie nad nanostrukturami posiadającymi wiele funkcji aktywujących układ odpornościowy, zapewniających szersze efekty terapeutyczne.
„To podejście daje nadzieję na bezpieczniejsze i skuteczniejsze metody leczenia glejaka wielopostaciowego i innych nowotworów opornych na immunoterapię” – podsumował dr Steg. „To ważny krok w kierunku zastosowania klinicznego”.
Badania te zostały sfinansowane przez Narodowy Instytut Raka i różne organizacje filantropijne. Ujawnianie obejmuje powiązania finansowe pomiędzy badaczami i firmami opracowującymi platformy terapeutyczne SNA.
