Одна из основных проблем современных методов лечения рака заключается в том, что их действие не ограничивается раковыми клетками в организме. Побочные эффекты химиотерапии хорошо известны – выпадение волос, тошнота, истощение, ослабление иммунной системы и повреждение нервов. Возможность целенаправленно воздействовать на раковые клетки – и только на раковые клетки – с помощью терапевтических соединений – мечта, которая постепенно становится реальностью, и новое исследование группы Танаки в RIKEN CPR является доказательством этой концепции. Как говорит Танака: «Нам впервые удалось вылечить рак с помощью химии, катализируемой металлами, на мышах."
Процесс основан на предыдущей работе группы, в которой используются искусственные ферменты на основе золота, обычно называемые металлоферментами, для маркировки белков внутри тела. И агент-метка, и металлофермент вводятся в организм, но по отдельности. Сам металлофермент предназначен для гликозилирования, что означает, что к его поверхности прикреплены сахарные цепи, называемые гликанами.
Выбраны определенные гликаны, чтобы они могли связываться с клетками-мишенями в организме. Например, различные раковые клетки можно идентифицировать по уникальным типам лектинов – гликановым белкам, встроенным в их внешние мембраны. Для этого эксперимента исследователи создали гликозилированный металлофермент, который сможет присоединяться к определенным лектинам, находящимся вне раковых клеток HeLa, таким образом нацеливаясь на них. После того, как тегирующий агент прореагирует с металлоферментом, он может выполнять желаемую функцию и маркировать интересующий белок на раковой клетке.
Таким образом, могут быть помечены только раковые клетки, нацеленные на гликозилированный металлофермент.
Команда провела два основных теста на адресную доставку лекарств. В первом тесте использовалась форма RGD, которая стала функциональной после реакции с искусственным ферментом, связанным с целевой раковой клеткой.
RGD был выбран, потому что предыдущие испытания показали, что он препятствует способности раковых клеток слипаться и образовывать опухоли. Они вводили мышам раковые клетки HeLa, а затем вводили им гликозилированный металлофермент и RGD.
Контрольным мышам вводили только искусственный фермент, только RGD или физиологический раствор. За мышами наблюдали 81 день. В то время как у всех контрольных животных развивались опухоли и они умерли задолго до того, как наступил 81 день, у мышей, получавших селективную клеточную терапию с меткой RGD, выживаемость составила 40%.
Анализ изображений показал, что лечение прервало возникновение и прогрессирование опухоли.
Второй тест был разработан для атаки на уже образовавшиеся опухоли. Для этого команда использовала тот же гликозилированный металлофермент, но с формой нетоксичного доксорубицина, которая стала функциональной после реакции с металлоферментом.
Предыдущие испытания показали, что агент был безвредным до тех пор, пока не вступил во взаимодействие с металлоферментом, после чего высвободил токсичный доксорубицин. Таким образом, лекарство затронуло только целевые раковые клетки. Тестирование на мышах было аналогично тестированию с RGD, за исключением того, что опухолям давали развиваться в течение недели перед инъекцией искусственного фермента и маркирующего агента.
Мыши, получавшие реальное лечение, показали снижение роста опухоли и более высокую выживаемость в течение 77 дней.
«Мы смогли использовать нашу систему для переноса металлоферментов в раковые клетки у живых мышей, которые реагировали с помеченными агентами для доставки целевых лекарственных препаратов, которые снижали возникновение и рост опухоли», – говорит Танака. "Следующим шагом, безусловно, является клиническое применение на людях."