Онкология – один из самых разрушительных диагнозов, которые может получить человек, и это проблема всего общества. По данным Национального института рака, в этом году в США будет диагностировано 2 001 140 новых случаев рака и 611 720 человек умрут от этой болезни.

Несмотря на то, что за последние десятилетия в лечении рака наблюдались значительные улучшения, исследователи по-прежнему сосредоточены на разработке стратегий борьбы с раком, особенно с теми, которые устойчивы к традиционным вмешательствам.

Новое исследование Джина Кима Монтклера, профессора химической и биомолекулярной инженерии, может дать надежду онкологическим больным в будущем. Лаборатория Монтклера, которая использует специальные искусственные белки для борьбы с заболеваниями человека, доставки лекарств и регенерации тканей с использованием сочетания химии и генной инженерии , недавно опубликовала две статьи, нацеленные на рак, который трудно поддается лечению.

MAP курс к выздоровлению

В продолжающихся поисках разработки более эффективных методов лечения рака эти исследователи представили многообещающий подход с использованием таргетных агентов на основе белков. Исследование, опубликованное в журнале Biomaterials Science, представляет новую стратегию, которая использует возможности мультивалентных сборных белков (MAP) для воздействия на гипоксические опухоли с беспрецедентной точностью и эффективностью.

Традиционные методы лечения рака часто полагаются на пассивные или активные механизмы доставки терапевтических агентов к участкам опухоли. Однако эти подходы имеют ограничения, особенно в преодолении физиологических и патологических барьеров. Чтобы решить эти проблемы, исследовательская группа сосредоточилась на использовании уникальных особенностей микроокружения опухоли (ТМО), в частности, ее гипоксических состояний.

Известно, что гипоксия, характерная особенность многих солидных опухолей, играет решающую роль в прогрессировании опухоли и ее резистентности к терапии. Нацеливаясь на фактор 1 альфа, индуцируемый гипоксией (HIF1α), ключевой регулятор клеточного ответа на низкие уровни кислорода, исследователи стремились разработать более эффективную стратегию доставки опухолеспецифических лекарств.

Предыдущие усилия по нацеливанию на HIF1α были затруднены нестабильностью и ограниченной способностью связывания используемых молекул на основе пептидов. Чтобы преодолеть эти препятствия, команда обратилась к MAP, которые обладают преимуществами высокой стабильности и многовалентности.

Черпая вдохновение из успешной разработки MAP, нацеленных на COVID-19, исследователи создали HIF1α-MAP (H-MAP), привив критические остатки HIF1α на каркас MAP. Этот инновационный дизайн привел к созданию H-MAP с пикомолярным сродством связывания, значительно превосходящим предыдущие подходы. Исследования in vivo показали многообещающие результаты: H-MAP эффективно воздействуют на гипоксические опухоли.

«Это очень многообещающий результат: использование материала, который разлагается в организме и, вероятно, ограничит побочные эффекты лечения», — сказал Монтклер. «Мы пользуемся строительными блоками нашего собственного тела и используем эти белковые композиции для лечения организма — и именно в этом мы добиваемся большого прогресса».

Результаты Монтклера показывают, что H-MAP обладают большим потенциалом в качестве таргетных терапевтических средств для лечения рака. При дальнейшем усовершенствовании и исследовании H-MAP могут открыть новые возможности для точной медицины, предоставляя врачам мощный инструмент для борьбы с раком, сводя к минимуму побочные эффекты и максимизируя терапевтическую эффективность.

Разработка H-MAP представляет собой значительный прогресс в области терапии рака, подчеркивая важность инновационных подходов, которые используют тонкости микроокружения опухоли. Поскольку исследователи продолжают разгадывать сложности биологии рака, таргетные агенты на основе белков, такие как H-MAP, дают надежду на улучшение результатов и улучшение качества жизни онкологических больных.

Борьба с упорными подтипами рака молочной железы

Однако не все опухоли являются гипоксическими, и некоторые формы рака гораздо труднее вылечить, чем другие.

Тройной негативный рак молочной железы (ТНРМЖ) представляет собой серьезную проблему в области онкологии из-за его устойчивости к традиционным таргетным методам лечения.

В отличие от других подтипов рака молочной железы, у TNBC отсутствуют рецепторные биомаркеры, такие как рецепторы эстрогена и рецептор 2 эпидермального фактора роста человека, что делает его невосприимчивым к стандартным методам лечения. Следовательно, химиотерапия остается основным вариантом лечения пациентов с ТНРМЖ. Однако эффективность химиотерапии часто снижается из-за развития лекарственной устойчивости, что требует инновационных подходов для улучшения результатов лечения.

В последние годы наблюдается всплеск интереса к повышению эффективности химиотерапии ТНРМЖ за счет усовершенствованных систем доставки лекарств. Одним из многообещающих направлений является использование биосовместимых материалов, включая липиды, полимеры и белки, в качестве носителей для инкапсуляции химиотерапевтических агентов. Среди этих материалов гидрогели на белковой основе оказались особенно привлекательным вариантом из-за их биосовместимости, настраиваемых свойств и способности достигать контролируемого высвобождения лекарств.

Недавний прорыв в этой области произошел благодаря разработке нового гидрогеля на белковой основе, известного как Q8, который демонстрирует значительные улучшения по сравнению с предыдущими материалами.

Путем точной настройки молекулярных характеристик гидрогеля с помощью алгоритма машинного обучения исследователи смогли разработать Q8, демонстрирующий двукратное увеличение скорости гелеобразования и механической прочности. Эти усовершенствования открывают путь к тому, чтобы Q8 стал многообещающей платформой для устойчивой химиотерапевтической терапии.

В исследовании, опубликованном в журнале ACS Biomaterials Science & Engineering, исследователи исследовали терапевтический потенциал Q8 для лечения TNBC in vivo, используя модель мыши . Примечательно, что доставка доксорубицина, инкапсулированного в Q8, привела к значительному улучшению подавления опухоли по сравнению с традиционным лечением только доксорубицином.

Это достижение знаменует собой важную веху в разработке неинвазивных и таргетных методов лечения ТНРМЖ, давая новую надежду пациентам, столкнувшимся с этой агрессивной формой рака молочной железы.

Успех Q8 подчеркивает огромный потенциал гидрогелей на основе белков как универсальных платформ для доставки лекарств при терапии рака. Используя уникальные свойства этих материалов, исследователи могут преодолеть давние проблемы, связанные с химиотерапией, включая плохую биодоступность и резистентность к лекарствам.

Двигаясь вперед, дальнейшие достижения в области белковой инженерии и дизайна гидрогелей обещают революционизировать парадигмы лечения рака, предлагая новый оптимизм пациентам, борющимся с TNBC и другими сложными злокачественными новообразованиями.