Исследователи разработали крошечное устройство, размером с рисовое зернышко, которое может одновременно тестировать многочисленные методы лечения сложных видов опухолей головного мозга, таких как глиомы. Устройство, имплантированное в опухоль пациента во время операции и впоследствии удаленное, позволяет в режиме реального времени получать информацию о влиянии лекарственных средств на микроокружение опухоли. Тем самым устройство обходит ограничения существующих методов тестирования и предлагает более персонализированный подход к лечению.
Новое устройство, имеющее форму и размер рисового зерна, позволяет проводить десятки экспериментов одновременно, чтобы изучить влияние новых методов лечения на некоторые из наиболее трудно поддающихся лечению видов рака мозга.
Исследователи из Женской больницы Бригама (Brigham and Women’s Hospital) разработали устройство, которое может помочь протестировать лечение у пациентов с глиомами, типом опухоли, возникающей в головном или спинном мозге.
Устройство, предназначенное для использования во время стандартного хирургического вмешательства, обеспечивает беспрецедентное понимание воздействия лекарственных средств на опухоли глиомы и не вызвало никаких побочных эффектов у пациентов в первой фазе клинических испытаний.
Результаты пилотного клинического испытания устройства опубликованы в научном журнале Science Translational Medicine.
«Чтобы оказать наибольшее влияние на то, как мы лечим эти опухоли, нам необходимо на раннем этапе понять, какой препарат лучше всего работает для конкретного пациента», — комментирует соавтор исследования Пьерпаоло Перуцци (Pierpaolo Peruzzi).
«Проблема в том, что доступные в настоящее время инструменты для ответа на этот вопрос недостаточно хороши. Поэтому нам пришла в голову идея создать у каждого пациента собственную лабораторию, используя устройство, которое может напрямую опрашивать живую опухоль и предоставлять нам необходимую информацию».
По данным авторов исследования, ежегодно около 20 000 человек в США диагностируют глиому — тип опухоли, поражающий головной и спинной мозг. Глиомы также относятся к числу самых смертоносных видов рака головного мозга и, как известно, трудно поддаются лечению.
Одна из проблем при разработке таргетной терапии глиомы заключается в том, что может быть сложно протестировать множество различных комбинаций лекарственных средств на опухолевых клетках, поскольку лечить пациентов можно только с помощью одного подхода за раз. Это стало серьезным препятствием для трудноизлечимых видов рака, таких как глиомы, для которых комбинированная терапия является многообещающим направлением.
Перуцци тесно сотрудничал с соруководителем исследования Оливером Джонасом (Oliver Jonas) над разработкой устройства, которое может обойти некоторые препятствия на пути точной медицины при глиомах. Эти микроустройства имплантируются в опухоль пациента во время операции и удаляются до ее завершения.
«Важно, чтобы мы могли сделать это таким образом, чтобы лучше всего отражать особенности опухоли каждого пациента и в то же время наименее нарушать стандарты лечения», — добавляет Перуцци. «Это позволяет легко интегрировать наш подход в лечение пациентов и использовать его в реальной жизни».
За время имплантации устройства — около 2–3 часов — оно вводит крохотные дозы (до 20 лекарственных средств) в очень маленькие участки опухоли головного мозга пациента. Устройство удаляется во время операции, а окружающие ткани возвращаются в лабораторию для анализа.
Поскольку устройство работает, пока опухоль еще находится в организме, проведение экспериментов таким образом дает беспрецедентную возможность оценить влияние лекарственных средств на микроокружение опухоли, клетки, непосредственно окружающие раковые клетки, которые могут составлять почти половину массы опухоли.
«Это происходит не в лаборатории и не в чашке Петри», — добавил Перуцци. «На самом деле это происходит с реальными пациентами в режиме реального времени, что дает нам совершенно новый взгляд на то, как эти опухоли реагируют на лечение».
В текущем исследовании ученые протестировали свое устройство на шести пациентах, перенесших операцию на головном мозге по удалению глиомы. Ни один из пациентов не испытал каких-либо побочных эффектов от устройства, и исследователи смогли собрать с устройств ценные биологические данные, например, о том, как меняется реакция в зависимости от концентрации лекарственного средства или какие молекулярные изменения каждый препарат вызывает в клетках.
Хотя исследование показало, что устройство безопасно и может быть легко внедрено в хирургическую практику, ученые все еще работают над определением того, как именно собираемые им данные следует использовать для оптимизации терапии глиомы.
В настоящее время ученые проводят двухэтапную версию своей процедуры, при которой пациенты получают устройство посредством минимально инвазивной хирургии за 72 часа до основной операции.
«Мы надеемся, что это новый подход к персонализированной медицине», — комментирует Перуцци. «Возможность доставить лабораторию прямо к пациенту открывает огромный потенциал с точки зрения типа информации, которую мы можем собрать, что является новым и важным для болезни, у которой в настоящее время очень мало вариантов лечения».
Руководитель Отдела организации клинических исследований, врач-онколог, уролог в АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
