Современные подходы к лечению рака развиваются, выходя за рамки традиционной химиотерапии и включая такие методы, как иммунотерапия, лучевая терапия и фототермальная терапия. Оксид графена (GO) является перспективным материалом благодаря своей биосовместимости, высокой эффективности фототермического преобразования и большой площади поверхности, что делает его кандидатом для доставки лекарств и термического разрушения опухолей. Однако проблемы с диспергируемостью и масштабированием производства ограничивают его клиническое применение.
Профессор Эйдзиро Мияко и его исследовательская группа из Японского передового института науки и технологий (JAIST) разработали новый нанокомпозит на основе оксида графена, улучшенный компонентами бактерий. Эта инновация призвана преодолеть существующие ограничения GO. Результаты исследования были опубликованы онлайн 21 марта 2025 года в журнале Carbon.
Ключевую роль в улучшении свойств оксида графена играют бактериальные компоненты. Известно, что некоторые бактерии способны естественным образом стимулировать иммунный ответ. В данном исследовании использовались амфифильные клеточные компоненты бактерии Cutibacterium acnes (CA), которые значительно улучшили диспергируемость оксида графена в биологических средах.
Созданный нанокомпозит объединяет оксид графена (GO), компоненты бактерии Cutibacterium acnes (CA) и химиотерапевтический препарат камптотецин (CPT). Такая комбинация обеспечивает тройной механизм воздействия на опухоль: компоненты CA активируют иммунную систему (иммунотерапия), CPT обеспечивает локализованную химиотерапию, а GO способствует разрушению опухоли под действием тепла, генерируемого при лазерном облучении (фототермальная терапия).
Доктор Мияко объясняет механизм: «Камптотецин обеспечивает химиотерапевтическое действие, оксид графена — термическое, а компоненты Cutibacterium acnes — иммуностимулирующее». Он подчеркивает перспективность такого тройного подхода.
Наночастицы были получены простым методом ультразвуковой обработки смеси GO, компонентов CA и CPT в среде для культивирования клеток. Полученные нанокомпозиты имели средний размер 53 нм и были стабилизированы бактериальным покрытием. Это обеспечило улучшенную диспергируемость и биологическую совместимость частиц.
Эффективность нанокомпозита была продемонстрирована в исследовании на мышах с колоректальным раком. После инъекции наночастицы преимущественно накапливались в опухолях благодаря эффекту повышенной проницаемости и удержания (EPR-эффект), не затрагивая здоровые органы. Даже без лазерного облучения наночастицы эффективно подавляли рост опухоли за счет комбинированного действия химиотерапии CPT и иммунной активации компонентами CA.
Применение низкомощного лазера (0,8 Вт) в течение 5 минут повышало температуру в опухоли до 50°C. Эта температура достаточна для уничтожения раковых клеток, но безопасна для здоровых тканей. Пятикратное проведение такой процедуры привело к полному уничтожению опухолей и полному выздоровлению мышей.
Активация иммунной системы была подтверждена с помощью метода количественной ПЦР (qPCR). Анализ показал активацию Т-клеток, В-клеток, нейтрофилов, макрофагов и естественных киллеров (NK-клеток). Эта сильная иммунная реакция была вызвана компонентами CA.
Подход, основанный на использовании бактериальных компонентов, является более простым, экономически эффективным и масштабируемым по сравнению с традиционными методами модификации GO, часто требующими сложной химической обработки. Новый метод требует минимальных ресурсов, таких как среды для культивирования бактерий, и легко масштабируется для массового производства благодаря одностадийному процессу соникации.
Доктор Мияко подчеркивает: «Необходим многомерный подход к лечению рака». Он также отмечает «экономическую эффективность и масштабируемость» разработанного ими метода, что открывает новые возможности для создания мощных многофункциональных противораковых препаратов на основе оксида графена.
Изображение носит иллюстративный характер
Профессор Эйдзиро Мияко и его исследовательская группа из Японского передового института науки и технологий (JAIST) разработали новый нанокомпозит на основе оксида графена, улучшенный компонентами бактерий. Эта инновация призвана преодолеть существующие ограничения GO. Результаты исследования были опубликованы онлайн 21 марта 2025 года в журнале Carbon.
Ключевую роль в улучшении свойств оксида графена играют бактериальные компоненты. Известно, что некоторые бактерии способны естественным образом стимулировать иммунный ответ. В данном исследовании использовались амфифильные клеточные компоненты бактерии Cutibacterium acnes (CA), которые значительно улучшили диспергируемость оксида графена в биологических средах.
Созданный нанокомпозит объединяет оксид графена (GO), компоненты бактерии Cutibacterium acnes (CA) и химиотерапевтический препарат камптотецин (CPT). Такая комбинация обеспечивает тройной механизм воздействия на опухоль: компоненты CA активируют иммунную систему (иммунотерапия), CPT обеспечивает локализованную химиотерапию, а GO способствует разрушению опухоли под действием тепла, генерируемого при лазерном облучении (фототермальная терапия).
Доктор Мияко объясняет механизм: «Камптотецин обеспечивает химиотерапевтическое действие, оксид графена — термическое, а компоненты Cutibacterium acnes — иммуностимулирующее». Он подчеркивает перспективность такого тройного подхода.
Наночастицы были получены простым методом ультразвуковой обработки смеси GO, компонентов CA и CPT в среде для культивирования клеток. Полученные нанокомпозиты имели средний размер 53 нм и были стабилизированы бактериальным покрытием. Это обеспечило улучшенную диспергируемость и биологическую совместимость частиц.
Эффективность нанокомпозита была продемонстрирована в исследовании на мышах с колоректальным раком. После инъекции наночастицы преимущественно накапливались в опухолях благодаря эффекту повышенной проницаемости и удержания (EPR-эффект), не затрагивая здоровые органы. Даже без лазерного облучения наночастицы эффективно подавляли рост опухоли за счет комбинированного действия химиотерапии CPT и иммунной активации компонентами CA.
Применение низкомощного лазера (0,8 Вт) в течение 5 минут повышало температуру в опухоли до 50°C. Эта температура достаточна для уничтожения раковых клеток, но безопасна для здоровых тканей. Пятикратное проведение такой процедуры привело к полному уничтожению опухолей и полному выздоровлению мышей.
Активация иммунной системы была подтверждена с помощью метода количественной ПЦР (qPCR). Анализ показал активацию Т-клеток, В-клеток, нейтрофилов, макрофагов и естественных киллеров (NK-клеток). Эта сильная иммунная реакция была вызвана компонентами CA.
Подход, основанный на использовании бактериальных компонентов, является более простым, экономически эффективным и масштабируемым по сравнению с традиционными методами модификации GO, часто требующими сложной химической обработки. Новый метод требует минимальных ресурсов, таких как среды для культивирования бактерий, и легко масштабируется для массового производства благодаря одностадийному процессу соникации.
Доктор Мияко подчеркивает: «Необходим многомерный подход к лечению рака». Он также отмечает «экономическую эффективность и масштабируемость» разработанного ими метода, что открывает новые возможности для создания мощных многофункциональных противораковых препаратов на основе оксида графена.
