Intranazální nanomedicína je slibná proti glioblastomu

Vědci z Washington University School of Medicine v St. Louis spolu se spolupracovníky z Northwestern University vyvinuli neinvazivní přístup k léčbě jednoho z nejagresivnějších a nejsmrtelnějších nádorů mozku. Jejich technologie využívá přesně zkonstruované struktury sestavené z materiálů o velikosti nano velikosti, aby do mozku prostřednictvím nosních kapek dodávaly účinný lék proti nádorům. Nová metoda podávání je méně invazivní než podobná léčba ve vývoji a u myší bylo prokázáno, že účinně léčí glioblastom posílením imunitní odpovědi mozku.

Zjištění byla zveřejněna tento měsíc v PNAS.

Glioblastomové nádory se tvoří z mozkových buněk nazývaných astrocyty a jsou nejběžnějším typem rakoviny mozku, postihující zhruba tři ze 100 000 lidí v USA. Glioblastom obecně postupuje velmi rychle a je téměř vždy smrtelný. Neexistují žádné léčebné způsoby léčby této nemoci, částečně proto, že dodávání léků do mozku zůstává extrémně náročné

Chtěli jsme tuto realitu změnit a vyvinout neinvazivní léčbu, která aktivuje imunitní odpověď k napadení glioblastomu. S tímto výzkumem jsme ukázali, že přesně vytvořené nanostruktury, nazývané sférické nukleové kyseliny, mohou bezpečně a efektivně aktivovat silné imunitní dráhy v mozku. To nově definuje, jak rakovina imunoterapie lze dosáhnout u jinak těžko dostupných nádorů.“

Alexander H. Stegh, PhD, profesor a místopředseda výzkumu na oddělení neurochirurgie rodiny WashU Medicine Taylor Family a spoluautor studie.

Stegh je také ředitelem výzkumu The Brain Tumor Center v Siteman Cancer Center se sídlem v Barnes-Jewish Hospital a WashU Medicine.

Studené nádory zahřáté pomocí STING

Glioblastomové nádory jsou známé jako „studené nádory“, protože neindukují přirozenou imunitní odpověď těla jako takzvané „horké nádory“, které se snáze léčí imunoterapiemi. Výzkumníci vyvinuli způsoby, jak vyvolat imunitní reakci proti nádorům stimulací dráhy v buňkách zvanou STING, což je zkratka pro stimulátor interferonových genů. STING se spouští, když buňka detekuje cizí DNA a aktivuje imunitní systém, aby reagoval na hrozbu.

Minulé studie ukázaly, že léky aktivující STING u glioblastomových nádorů mohou připravit imunitní systém těla na lepší boj s rakovinou. Tyto látky se však v těle rychle rozkládají a musí být dodány přímo do nádoru, aby fungovaly. Protože pro trvalý přínos je nutné opakované dávkování, spoléhání se na přímé intratumorální podání vyžaduje vysoce invazivní postupy.

„Skutečně jsme chtěli minimalizovat pacienty, kteří tím musí projít, když už jsou nemocní, a napadlo mě, že bychom mohli použít sférický nukleová kyselina platformy pro dodávání těchto léků neinvazivním způsobem,“ řekl Akanksha Mahajan, PhD, postdoktorandský výzkumný pracovník ve Steghově laboratoři a první autor studie.

Na překonání tohoto problému spolupracoval tým Stegh se spolukorespondentem Chadem A. Mirkinem, PhD, ředitelem Mezinárodního institutu pro nanotechnologie a profesorem chemie Rathmann na Northwestern University, a jeho týmem. Mirkin vynalezl sférické nukleové kyseliny, třídu nanostruktur, které uspořádávají DNA nebo RNA hustě kolem jádra nanočástic, a ukázal, že mají větší terapeutickou účinnost ve srovnání se standardními způsoby dodávání. Výzkumníci z WashU Medicine a Northwestern připravili novou třídu sférických nukleových kyselin se zlatými jádry posetými krátkými úryvky DNA, aby spustily aktivaci dráhy STING ve specifických imunitních buňkách. Aby se tyto léky dostaly do mozku, tým se otočil k nosu.

Intranazální terapie byla zkoumána jako potenciální způsob podávání léků zacílených na mozek, ale dosud nebyly vyvinuty žádné nanoterapie využívající tuto metodu k aktivaci imunitních reakcí proti rakovině mozku.

„Je to poprvé, co se ukázalo, že můžeme zvýšit aktivaci imunitních buněk u glioblastomových nádorů, když dodáváme nanoterapeutika z nosu do mozku,“ řekl Mahajan.

Tým chtěl ukázat, že tento přístup lze použít k selektivnímu dodání léku do mozku a že bude působit na příslušné buňky, jakmile se tam dostane. Pro první objektiv použili molekulární značku na sférické nukleové kyselině, která byla viditelná v blízkém infračerveném světle. Zjistili, že nanomedicína, když je dodávána jako kapičky do nosních cest myší s glioblastomem, cestuje po dráze hlavního nervu, který spojuje obličejové svaly s mozkem. Imunitní odpověď vyvolaná lékem v mozku se soustředila ve specifických imunitních buňkách, zejména v těch v samotném nádoru, a spustila některé užitečné reakce v lymfatických uzlinách. Lék se nerozšířil do jiných částí těla, kde by mohl způsobit nežádoucí vedlejší účinky.

Vyšetření imunitních buněk v nádoru a v jeho blízkosti ukázalo, že terapie úspěšně aktivovala dráhu STING a vyzbrojila imunitní systém k boji s nádorem.

Při aplikaci v kombinaci s léky určenými k aktivaci T lymfocytů, dalšího typu imunitních buněk, nová terapie eradikovala nádory pouze jednou nebo dvěma dávkami a navodila dlouhodobou imunitu proti jejich recidivě. Celkově vzato byly výsledky mnohem lepší než u současných imunitních terapií aktivujících STING.

Stegh varoval, že spuštění dráhy STING není schopné vyléčit glioblastomy bez posílení jinými terapeutickými přístupy. Samotné zapnutí dráhy STING k boji s glioblastomem nestačí, protože nádor má mnoho způsobů, jak zablokovat nebo zastavit imunitní odpověď, kterou má STING aktivovat. Jeho tým se snaží přidat do své nanostruktury schopnosti, které aktivují další imunitní reakce. To by mohlo lékařům umožnit zdvojnásobit nebo ztrojnásobit terapeutické cíle v rámci jedné terapie.

„Toto je přístup, který nabízí naději na bezpečnější a účinnější léčbu glioblastomu a potenciálně dalších rakovin odolných vůči imunitní léčbě a představuje kritický krok směrem ke klinické aplikaci,“ řekl Stegh.