Гидрогелевые пластыри помогу предотвратить рецидив меланомы, рака молочной железы и рака толстой кишки

Исследователи создали гидрогель, высвобождающий лекарственные средства, чтобы уменьшить вероятность рецидива рака после операции. Ученые обнаружили, что гель помогает уменьшить биомаркеры рецидива онкологии у мышей, особенно с раком толстой кишки, меланомой и трижды негативным раком молочной железы. Однако необходимы клинические испытания, чтобы выяснить, можно ли его использовать на людях. Исследование опубликовано в научном журнале Nature.

Актуальность исследования

Операция — это лечение первой линии для пациентов с солидными опухолями. Однако зачастую раковые клетки могут остаться и со временем привести к рецидиву рака. Предыдущие исследования показали, что по мере заживления послеоперационных ран иммунные клетки, известные как макрофаги, ассоциированные с опухолью, выделяют большое количество противовоспалительных факторов. Эти факторы помогают оставшимся опухолевым клеткам избежать иммунного надзора и ускорить их рецидивирование. 

Исследования показали, что у людей с меньшим количеством макрофагов, ассоциированных с опухолью, после операции уменьшился рост опухоли после операции. Их также часто используют в качестве прогностических маркеров рецидива рака после операции. Уменьшение макрофагов и усиление иммунного ответа после операции снижают частоту рецидивов рака.

Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон (University of Wisconsin-Madison), штат Висконсин, разработали гидрогель, высвобождающий лекарственные средства, который можно наносить после операции, чтобы предотвратить или замедлить рецидив опухоли.

«Авторы исследования предполагают, что система доставки гидрогеля позволит локализовать иммунотерапию и ограничить системные побочные эффекты», — заявил Джон Томпсон (John Thompson), профессор медицины Вашингтонского университета (University of Washington). «Испытания будут необходимы для больных раком, но использование этого подхода может распространяться на большее количество видов рака».

Из чего состоит гидрогель

Ученые включили в свой гидрогель два активных соединения. Первым был пексидартиниб (PLX), который блокирует рецепторы колониестимулирующего фактора 1 (CSF1R). Второй состоял из антител к белок 1 антипрограммируемой гибели клеток (aPD-1), которые помогают Т-клеткам распознавать и атаковать раковые клетки.

Исследователи решили доставить эти два соединения через гидрогель из-за его способности образовывать «локальный резервуар доставки» и, таким образом, постепенно высвобождать их, обеспечивая устойчивый иммунный ответ. Ученые выдвинули гипотезу, что пексидартинаб и aPD-1, доставляемые через гель, могут постепенно укреплять Т-клетки, чтобы лучше использовать препараты для доставки ингибиторов иммунных контрольных точек для предотвращения повторного роста опухоли.

Исследователи провели эксперименты с гелем на мышах с раком толстой кишки, меланомой и трижды негативным раком молочной железы после хирургического удаления опухолей. После удаления опухолей они обрабатывали мышей физиологическим раствором, пустым гидрогелем с наночастицами (NP@Gel), PLX, PLX-наночастицами (NP) или гидрогелями, содержащими PLX и NP (PLX-NP@Gel).

Результаты научной работы

Ученые обнаружили, что у мышей, получавших PLX-NP @Gel, уровень макрофагов, ассоциированных с опухолью, был на 73,7% ниже, а также у них было в 1,5-2,8 раза больше Т-клеток, чем у мышей, получавших лечение другими способами.

На моделях меланомы исследователи также обнаружили, что у мышей, получавших PLX-NP @Gel, было в 2,3 и 1,8 раза меньше макрофагов, чем у мышей, получавших только PLX из PLX-NP. Исследователи считают, что доставка этих лекарственных средств с помощью гидрогеля повышает их эффективность за счет постепенной доставки.

PLX-NP@Gel также увеличивал выживаемость мышей с раком. В то время как контрольные животные выживали до 36 дней, группа мышей, получавших гель, выживала в течение 50-70 дней.

Когда профессора Чао Ван (Chao Wang) из Университета Сучжоу (Soochow University), Китай, спросили, может ли PLX-NP @Gel стать прорывным лекарственным средством против рецидива рака, то он ответил: «Его можно было бы считать потенциальным ‘прорывом’ в лечении рака. Но этот «прорывной» потенциал необходимо продемонстрировать на людях».

Томпсон согласился и добавил: «В то время как эти результаты документируют желаемое воздействие на клеточный состав микроокружения опухоли, клинические испытания фазы 1 у онкологических больных будут необходимы для выявления побочных эффектов, переносимости и иммунологических эффектов иммунотерапии с использованием гидрогеля, а также для начала изучения противоопухолевых эффектов у пациентов».

Обсуждение результатов исследования

Исследователи пришли к выводу, что лечение антителами к aPD-1 может быть усилено за счет истощения макрофагов, ассоциированных с опухолью, с помощью гидрогеля.

Вана попросили прокомментировать ограничения в результатах: «Ограничения исследования могут включать относительно сложную систему для дальнейшего клинического перевода и клинического изучения этого подхода у онкологических больных. Однако, учитывая высокие показатели рецидива рака толстой кишки, меланомы и трижды негативного рака молочной железы, эти результаты были «значимыми достижениями» в предотвращении рецидива опухолей. Этот подход может вдохновить на новые способы эффективной комбинированной иммунотерапии этих видов рака».

Эшли Холдер (Ashley Holder), сотрудник кафедры хирургической онкологии Университета Алабамы (University of Alabama) в Бирмингеме, заявила, что полезность геля может быть ограниченной: «Гидрогель может обеспечить преимущество при местном риске рецидива и помочь подготовиться к ответу на иммунотерапию, но его необходимо будет поместить в место опухоли для резекции, которое обычно полностью удаляется во время операции при всех этих видах рака, большинство из которых относительно маловероятно, что они будут рецидивировать локально после операции».

Доктор признала, что это может быть полезно пациентам, которые недостаточно хорошо переносят хирургическое вмешательство. 

«При раке толстой кишки и меланоме трудно нанести гель на место опухоли /ложе резекции, поскольку оно полностью удалено. Гидрогель может быть помещен в полость резекции рака молочной железы, если выбран подход к сохранению молочной железы. И если нанести гель до резекции, эффективность геля при раке толстой кишки будет ограничена потоком переваренной пищи через желудочно-кишечный тракт, а при меланоме — путем покрытия его повязкой, чтобы предотвратить вытирание геля».

Авторы другого исследования утверждают, что разработали гидрогель, который поможет восстановить поврежденный хрящ.