Исследовательская группа, объединившая специалистов Научно-технологического университета «Сириус» и ННГУ им. Н. И. Лобачевского нашла способ заставить клетки глиомы — одной из самых агрессивных опухолей мозга — погибать так, чтобы иммунитет запоминал рак и атаковал его при повторном появлении.
Метод проверен на клетках реальных пациентов и опубликован в журнале Pharmaceutics. По мнению исследователей, этот подход может стать основой для создания противораковых вакцин.
Глиома — один из самых агрессивных видов рака мозга. Опухоль быстро растёт, проникает в здоровые ткани и маскируется от иммунной системы. Даже после сложнейших операций и химиотерапии прогноз часто остаётся неблагоприятным. Основная проблема терапии состоит в том, что стандартные методы лечения не позволяют обеспечить смерть всех опухолевых клеток в опухолевом очаге. И традиционные средства неспособны научить организм бороться самостоятельно в будущем, если болезнь вернётся. Исследователи Научно-технологического университета «Сириус» вместе с коллегами из ННГУ им. Н. И. Лобачевского предложили решение, которое может изменить эту парадигму.
В новой работе, опубликованной в журнале Pharmaceutics, учёные доказали эффективность запуска особого механизма смерти путём воздействия фотодинамической терапии на клетки рака головного мозга, полученные непосредственно от пациентов. Ключевой находкой стало то, что гибель опухолевых клеток можно направить по пути ферроптоза — процесса, который не только уничтожает опухоль, но и служит мощным сигналом опасности для иммунитета.
Ранее исследователи уже успешно протестировали такой подход на лабораторных животных. Экспериментальные данные при этом показывали полное излечение животных. Это важный результат, однако переход к человеческим тканям всегда сопряжён с рисками. Опухоли разных людей генетически и биологически уникальны. Они непредсказуемы и гораздо более разнородны, чем стандартизированные клеточные линии мышей. В ходе исследования учёные работали с первичными культурами клеток семи пациентов с разными типами глиом (астроцитомами, олигодендроглиомами и глиобластомами). В клетки вводили фотоактивируемую молекулу — порфиразин III, а затем облучали светом определённой длины волны. Под действием света вещество запускало цепную реакцию окислительного стресса.
«Особенная ценность нашей работы заключается в том, что мы перешли от традиционных мышиных моделей к уникальным пациентским образцам опухоли. Культуры клеток пациентов ведут себя непредсказуемо и очень по-разному реагируют на воздействие, что было одновременно захватывающим и сложным. Но именно эта вариабельность делает такие исследования особенно важными. Для пациентов с глиомой такие подходы могут стать настоящим прорывом. Теперь мы видим возможность трансляции наших исследований в клинику и использования их как основы для разработки иммунотерапии глиомы», — комментирует младший научный сотрудник Научного центра генетики и наук о жизни Университета «Сириус», ключевой автор исследования Екатерина Слепцова.
Несмотря на то, что в клетках разных пациентов препарат накапливался в разных органеллах (где-то в митохондриях, где-то в лизосомах или аппарате Гольджи), исследователям удалось найти оптимальные условия запуска смерти. Была подобрана такая доза препарата, при которой световое воздействие приводило к регулируемой гибели 85% раковых клеток во всех без исключения образцах. То, что клетки умирают не до конца — это на руку, потому что процесс их смерти должен быть заметен для иммунитета, а не протекать мгновенно.
Главным результатом исследования стало выявление механизма гибели клеток. Учёные выяснили, что под воздействием их метода клетки умирают преимущественно через ферроптоз — форму программируемой смерти, связанную с накоплением железа и перекисным окислением липидов. В некоторых случаях к этому процессу присоединялись апоптоз и некроптоз. Это важно, потому что ферроптоз, в отличие от простой некротической гибели, сопровождается выбросом сигнальных молекул, привлекающих иммунные клетки, что может активировать работу дендритных клеток, которые захватывают фрагменты опухоли и представляют их Т-лимфоцитам. В результате, умирающая опухоль сама становится вакциной, способной обучить иммунитет распознавать и атаковать оставшиеся раковые клетки.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант № 24-75-10060).