Одна из причин смертоносности рака заключается в том, что клетки опухоли умеют уклоняться от атак со стороны иммунной системы организма. Из-за этого опухоль часто распространяется, процветает и в конце концов убивает человека.

Однако многие учёные сегодня говорят о том, что иммунную систему можно попытаться заранее натравить на опухоль. Для этого нужно переключить иммунитет в режим атаки, то есть фактически вакцинировать человека от рака.

Специалисты института Висса при Гарвардском университете разработали элегантный способ внедрения той самой косточки, которая не навредит людям, но раздразнит иммунитет.

Они создали инъекционный «программируемый» биоматериал, который сам собирается в 3D-структуры в естественных условиях и может бороться как с онкологическими заболеваниями, так и с инфекционными заболеваниями вроде ВИЧ.

Крошечные биоразлагаемые стерженьки из диоксида кремния, которые собственно и собираются в объёмные структуры, имеют множественные поры.

Эти полости могут быть заполнены биологическими и химическими компонентами препарата, а затем введены под кожу с помощью иглы, как обыкновенная инъекция.

На месте «вакцинации» стержни впоследствии объединяются, формируя трёхмерный каркас. Постепенно пористые пространства в них заполняются дендритными клетками, так называемыми «клетками-наблюдателями». Последние контролируют тело на предмет атаки «чужаков» и вызывают иммунный ответ, в случае если зафиксировано вредоносное вторжение. Когда «вакцина» с лекарствами или раздражающими иммунитет элементами попадает в организм, иммунные клетки устремляются к ней и начинают свою работу.

После того, как трёхмерный каркас собран и его заселяют дендритные клетки организма, препараты, содержащиеся в конструкции, высвобождаются и инициируют иммунный ответ.

Активированные дендритные клетки затем покидают каркас и устремляются в лимфатические узлы, где бьют тревогу и направляют иммунную систему организма на атаку специфических (например, раковых) клеток. На протяжении нескольких месяцев кремниевый каркас растворяется и выводится из крови.

На настоящий момент исследователи протестировали 3D-вакцины исключительно на мышах и обнаружили их впечатляющую эффективность. Прежде, чем разогнать клетки в лимфатические узлы, препарат привлёк миллионы дендритных клеток.

«Ранее уже было установлено, что наноразмерные мезопористые частицы диоксида кремния полезны для стимуляции работы отдельных клеток, – комментирует ведущий автор исследования Цзяэюнь Ким (Jaeyun Kim). – Однако это первый случай, когда более крупные структуры микронного диапазона были использованы для создания трёхмерного каркаса в естественных условиях. Он при этом может привлекать десятки миллионов иммунных клеток».

Наностержни синтезируются в лаборатории и сразу же создаются с маленькими отверстиями — нанопорами. Эти мельчайшие поры могут заполняться специфическими цитокинами, олигонуклеотидами, белковыми антигенами или любыми препаратами, а также их смесями, которые могут представлять интерес для лечения ряда инфекций.

«Несмотря на то, что прямо сейчас мы сосредоточены на разработке вакцины от рака, в будущем мы могли бы научиться управлять и другими типами иммунных клеток с помощью различных видов цитокинов, высвобождаемых этими структурами, – рассказывает один из соавторов работы Эйлин Ли (Aileen Li). – Настраивая свойства поверхности и размер пор структур, регулируя интродукцию и высвобождение различных белков и лекарств, мы сможем манипулировать иммунной системой и сделаем возможным лечение многих заболеваний».

Вакцина изготавливается достаточно легко и быстро, так что в будущем следует ожидать, что подобное лечение станет доступным как в клиниках, так и за их пределами.

Вероятно, с помощью подобной технологии можно будет осуществлять профилактическую вакцинацию, которая создаст иммунную сопротивляемость организма до поражения инфекцией.

Научная статья, рассказывающая о необычной разработке, вышла в издании Nature Biotechnology.