Британский проект MagBIO получил финансирование в размере €1,2 млн по программе обмена персоналом «Действия Марии Склодовской-Кюри» (Marie Skłodowska-Curie Actions, MSCA). Его цель — создать экспериментальных «магнетоботов» для диагностики и лечения распространённых солидных опухолей, то есть плотных опухолей внутренних органов и тканей.
Живые бактерии как носители терапии
Проект объединяет 18 партнёрских организаций. В центре разработки — магнитотактические бактерии. Это природные микроорганизмы, которые создают внутри себя крошечные магнитные частицы — магнетосомы. С их помощью бактерии ориентируются в окружающей среде по магнитному полю.
Такие бактерии часто встречаются в воде, донных отложениях и местах с низким содержанием кислорода. Именно это свойство особенно интересно для онкологии: многие опухоли имеют участки гипоксии — зоны, где тканям не хватает кислорода.
Исследователи хотят использовать бактерии как управляемые «живые носители». На их поверхность планируется добавлять полезную нагрузку: противоопухолевые препараты, липосомы с лекарствами — микроскопические жировые пузырьки для доставки веществ — и материалы, способные стимулировать иммунный ответ против опухоли.
Что такое тераностика
Технология относится к тераностике — направлению, где диагностика и лечение объединяются в одном подходе. Идея проста: сначала система помогает увидеть опухоль, затем доставляет терапию точнее к нужному участку.
Магнитные частицы внутри бактерий могут позволить врачам направлять их к опухоли с помощью внешнего магнитного поля. Одновременно движение бактерий можно будет отслеживать методами визуализации, например с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ).
Пока речь идёт не о готовом лечении для пациентов, а о раннем исследовательском этапе. Учёным предстоит понять, насколько безопасно, воспроизводимо и управляемо можно использовать такие микроорганизмы в медицине.
Какие опухоли изучат
Разработка ориентирована на распространённые виды рака в Европе, включая рак поджелудочной железы, молочной железы, лёгкого и колоректальный рак — опухоли толстой и прямой кишки.
Для пациентов потенциальное значение такой технологии заключается в более точной доставке лечения. В теории это может повысить концентрацию препарата в опухоли и снизить воздействие на здоровые ткани. Но до клинического применения ещё далеко: необходимо проверить безопасность, поведение бактерий в организме и возможность надёжно контролировать их после введения.
Роль Астонского университета
Астонский университет (Aston University) будет отвечать за выращивание, контроль и стабильное производство магнитотактических бактерий. Команду возглавляет Альфред Фернандес-Кастане (Alfred Fernandez-Castane), научный сотрудник в области химической и биохимической инженерии, главный исследователь в Институте мембранного совершенства Aston Institute for Membrane Excellence (AIME) и Институте энергетики и биопродуктов Energy and Bioproducts Research Institute (EBRI).
В проекте также участвуют исследователи Алан Годдард (Alan Goddard), Эндрю Девитт (Andrew Devitt), Ивана Милич (Ivana Milic), Пол Топэм (Paul Topham), Мартина Пасини (Martina Pasini), Джордж Теке (George Teke) и Марта Масо-Мартинес (Marta Maso-Martinez).
Учёные будут работать с биореакторами — контролируемыми ёмкостями, похожими на те, что применяются в биотехнологии и фармацевтическом производстве. В них можно точно регулировать уровень кислорода, питание бактерий, температуру и другие условия роста.
Почему производство так важно
Даже самая перспективная медицинская технология не сможет перейти к практике, если её нельзя производить безопасно, одинаково от партии к партии и в достаточном объёме.
Поэтому отдельная часть работы посвящена устойчивости производства: повышению выхода бактерий, снижению отходов, цифровому наблюдению за процессом и возможному повторному использованию побочных потоков. Для будущей медицины это не второстепенная деталь, а одно из условий реального применения.
Международная команда и обучение исследователей
MagBIO рассчитан на широкое международное сотрудничество. В проекте могут участвовать до 67 исследователей: 34 начинающих и 33 опытных специалиста. Через обмены между 18 организациями команда планирует передавать знания между академической наукой и промышленностью.
По словам Альфреда Фернандеса-Кастане (Alfred Fernandez-Castane), MagBIO является одной из первых координированных общеевропейских попыток объединить экспертов по магнитотактическим бактериям и специалистов из смежных областей для разработки живых бактериальных систем в онкологической тераностике.
Сама идея бактериальной доставки лекарств развивается и в других направлениях: ранее сообщалось, что генно-модифицированные бактерии могут доставлять противоопухолевый препарат прямо в опухоль. Новый проект делает акцент на магнитном управлении и совмещении доставки терапии с медицинской визуализацией.
Литература
- Aston University. Aston University awarded €1.2m to develop cancer-fighting magnetobots // Aston University.