Способность раковых клеток развивать устойчивость к химиотерапевтическим препаратам – известная как множественная лекарственная устойчивость – остается основной причиной рецидивов опухолей и метастазов рака, но недавние результаты дают надежду на то, что однажды онкологи смогут направить раковые клетки на "выключать" их способности сопротивления.
Новые открытия, сделанные профессором кафедры биоинженерии Университета Мэриленда Фишелла Сяомином "Шон" Он и исследователи из пяти других академических институтов указывают на метод, в котором используются специально разработанные наночастицы и лечение лазером в ближнем инфракрасном диапазоне, чтобы раковые клетки теряли способность к множественной лекарственной устойчивости на несколько дней. Это создает терапевтическое окно для химиотерапии для борьбы даже с наиболее устойчивыми к лекарствам клетками, оставшимися после операции или ранее проведенного лечения. Результаты группы были опубликованы сегодня в Nature Communications.
"Проводя химиотерапию в рамках этого «терапевтического окна», онкологи могут применять более низкие дозы химиотерапевтических препаратов для пациентов с потенциалом улучшения результатов лечения – и все это при минимизации токсичности лекарств для здоровых органов," Он сказал.
Одна из основных причин, по которой у раковых клеток развивается резистентность, является сверхэкспрессия так называемых эффлюксных насосов – белков, которые защищают клетку, выкачивая нежелательные токсичные вещества, прежде чем они достигнут своей намеченной цели. Точно так же, как оттокные насосы усердно защищают от токсинов, они также удаляют практически все клинически значимые химиотерапевтические препараты.
К счастью, откачивающим насосам для выполнения своей функции требуется источник химической энергии. Таким образом, отключив подачу энергии к насосам оттока, онкологи могут снизить – или даже устранить – устойчивость клетки к лекарствам, таким как те, которые вводятся для химиотерапии. Осознавая это, он и его исследовательская группа разработали способ уменьшить количество химической энергии – аденозинтрифосфата (АТФ) – доступной для оттокных насосов в раковых клетках.
Команда, в которую также входили исследователи из Университета штата Огайо, Университета Вирджинии, Медицинского факультета Университета Миссури, Шанхайского университета традиционной китайской медицины и Медицинского факультета Университета Индианы, направила специально разработанную наночастицу на митохондрию, генератор энергии клетки. где клетка превращает кислород и питательные вещества в АТФ. Как только наночастицы достигают митохондрий раковых клеток, исследователи применяют лечение лазером в ближнем инфракрасном диапазоне, чтобы вызвать химическую реакцию, которая снижает количество АТФ, доступного для насосов, и, таким образом, отключает их питание. Такое лечение снижает как экспрессию оттокных насосов, так и их распределение на плазматической мембране клетки.
Выводы исследовательской группы демонстрируют, что содержащие лекарственные препараты наночастицы – в сочетании с лечением лазером в ближнем инфракрасном диапазоне – могут эффективно подавлять рост опухолей с множественной лекарственной устойчивостью без явной системной токсичности.
Хотя исследователи долгое время работали с наночастицами для доставки лекарств, результаты, представленные Хе и его командой, представляют собой решающий прорыв в борьбе с множественной лекарственной устойчивостью раковых клеток.
"В течение многих лет исследователи сосредотачивались на доставке большего количества химиотерапевтических препаратов в раковые клетки с использованием наночастиц, не затрагивая корень лекарственной устойчивости," Он сказал. "Это означало, что раковые клетки сохраняли способность выводить химиотерапевтические препараты, что ограничивало любое усиление противораковой терапии. Чтобы решить эту проблему, наша исследовательская группа использует наночастицы не только для доставки большего количества химиотерапевтических препаратов к целевому участку внутри раковых клеток, но и для нарушения функции оттокных насосов и, таким образом, для значительного повышения безопасности и эффективности лечения рака."