Проблема очень многих даже высокоэффективных противоопухолевых препаратов состоит в том, что им не удается достичь всех клеток солидных опухолей. Новое средство доставки генов поможет «проложить дорожку» к самому их сердцу.

Опухоли многих видов – это плотные клеточные конгломераты, и многие токсичные для раковых клеток препараты часто просто не могут попасть во внутренние области таких новообразований. Так, после внутривенного введения цитостатики проникают лишь в клетки наружных слоев солидных опухолей. Группа ученых из Мюнхенского университета Максимилиана-Людвига (Ludwig-Maximilians-Universität München) под руководством доктора Манфреда Огриса (Manfred Ogris) разработала новое средство доставки генов, предназначенное для того, чтобы дать возможность молекулам препаратов поразить свои мишени, открыв им путь к внутренним областям опухолей через сосудистую сеть, обеспечивающую опухоли питанием и кислородом.

Для постоянного роста большим опухолям необходимо локальное кровоснабжение, и они успешно справляются с этой задачей, индуцируя образование новых кровеносных сосудов. Вновь развившиеся опухолевые сосуды более проницаемы, чем нормальные, что в принципе должно было бы облегчить доставку цитотоксинов к опухолевым клеткам. Однако в опухолях не функционирует лимфатическая система, и обусловленное накоплением лимфы повышенное давление ограничивает распространение препаратов. Обладающий провоспалительной активностью цитокин фактор некроза опухолей-альфа (Tumor Necrosis Factor α, TNFα), напрямую убивающий опухолевые клетки, способен увеличить проницаемость кровеносных сосудов.

TNFα уже используется в комбинации с химиотерапевтическими средствами для лечения опухолей мышц конечностей, но в таком случае локальные сосудистые сети должны быть удалены хирургическим путем.

«К сожалению, терапевтически значимые количества фактора некроза опухолей нельзя вводить системно, так как это приведет к изменению проницаемости всех сосудов организма», – объясняет доктор Огрис. «Поэтому использовать этот подход при опухолях внутренних органах или при рассеянных метастазах невозможно».

Раковая клетка. (University of Liverpool)

Новая стратегия, основанная на генной терапии, может решить эту проблему. Идея состоит в том, чтобы доставить ген TNFα непосредственно – и только – в опухолевые клетки. В таком случае опухолевые клетки сами будут вырабатывать и выделять цитокин. Это приведет к повышению его локальной концентрации до уровня, достаточного для увеличения проницаемости сосудов, но только в непосредственной близости от опухоли.

Прежде всего, исследователи разработали версию гена TNFα, позволяющую синтезировать большое количество этого белка. В сотрудничестве с учеными Мюнхенского технического университета (Technische Universität München) и Мюнхенского центра Гельмгольца (Helmholtz Zentrums München) доктор Огрис и его коллеги разработали такой вариант TNFα, который, в отличие от обычного гена, вряд ли может вызвать развитие неспецифического воспаления. Затем в специальные наночастицы были встроены плазмиды, которые не только защищают ДНК от инактивации в крови, но и позволяют точно ориентировать ее на опухолевые клетки. Эксперименты, проведенные на клеточных культурах, подтвердили, что обработанные такими наночастицами раковые клетки синтезируют большое количество TNFα.

Обработка только загруженными геном TNFα наночастицами оказывает на опухолевые клетки лишь умеренное воздействие, но их введение в сочетании с химиотерапевтическим препаратом доксорубицином значительно тормозит рост опухолевых клеток. Под фирменным названием Doxil (Доксил) доксорубицин, подавляющий репликацию ДНК, доступен в инкапсулированной в липосомы форме. Инкапсуляция препарата в липосомы диаметром 100 нм смягчает побочные эффекты и увеличивает период полураспада препарата в крови, что повышает его эффективность.

Ученые смогли в режиме реального времени наблюдать накопление химиопрепарата в опухолевой ткани у мышей с нейробластомами и ксенотрансплантатами человеческих опухолей печени, которым до введения Доксила вводились наночастицы с геном TNFα. В некоторых случаях этого сочетания было достаточно, чтобы остановить рост опухолей даже у тех животных, которые уже прошли три курса лечения. Этот факт позволяет предположить, что в данном случае удалось избежать развития лекарственной резистентности, часто ограничивающей эффективность химиотерапии.

В дополнение к уничтожению первичной опухоли успешная терапия должна убивать метастатические опухоли, развившиеся в других тканях. Новая разработанная немецкими учеными стратегия значительно сокращает рост метастазов у мышей с нейробластомами и перевитыми опухолями толстой кишки человека, давшими метастазы в печень.

«TNFα может оказаться полезным и в сочетании с другими препаратами и при других схемах лечения», – считает доктор Огрис. «Сейчас мы собираемся оптимизировать нашу систему доставки генов, и, надеюсь, скоро сможем приступить к планированию доклинических испытаний этого нового подхода».

Аннотация к статье

Systemic TNFα Gene Therapy Synergizes With Liposomal Doxorubicine in the Treatment of Metastatic Cancer