Наночастицы для лечения HER2+ видов злокачественных опухолей

HER2 — один из рецепторов эпидермального фактора роста, который при связывании лиганда формирует гомодимеры или гетеродимеры с членами своего семейства и фосфорилирует молекулу-партнера для дальнейшей передачи сигнала. Известно, что в более 20% случаев рака молочной железы происходит усиление экспрессии HER2 (HER2⁺), он димеризуется, в результате чего клетки постоянно получают пролиферативный стимул. Такие опухоли лечат комбинированной терапией, в которую входят антитела к HER2 и ингибиторы его киназного домена.

Группа исследователей из Китая и Америки под руководством Ли Ванга (Национальный центр нанонауки и технологий, Пекин) и Кита Лэма (Калифорнийский университет в Дейвисе) предложили более простой способ лечения HER2⁺ опухолей. Они разработали трансформирующийся белковый мономер — пептид, который собирается в наночастицы (NP) в растворе и превращается в нанофибриллы при связывании с HER2 на поверхности опухолевых клеток. Пептид состоит из трех частей: флуоресцирующего бис-пиренового участка, домена, формирующего бета-листы, и HER2-связывающего домена. Первые два образуют гидрофобное ядро наночастицы, последний — отрицательно заряженное гидрофильное окружение.

Для тестирования наночастиц авторы статьи синтезировали контрольные пептиды, также образующие наночастицы, но без HER2-связывающего домена и/или без домена, формирующего бета-листы. При инкубации in vitro опытных наночастиц (NPs1) с внеклеточным доменом HER2 они постепенно формировали фибриллярную сеть в течение 24 часов, что показано при помощи сканирующей электронной микроскопии.

Исследователи инкубировали NPs1 с HER2⁺ клеточными культурами: наночастицы образовывали сеть вокруг клеток. После ученые оценивали цитотоксичность NPs1 с помощью МТТ-теста: уровень клеточной гибели коррелировал с дозой частиц. Оказалось, что сеть из NPs1, связываясь с HER2, ингибировала димеризацию рецептора, его активацию и передачу митогенного сигнала. Происходила остановка MAP-киназного сигнального каскада, который стимулирует деление клеток: снижался уровень фосфорилирования его основных участников. Также в опухолевых клетках происходила индукция апоптоза. В случае контрольных наночастиц таких изменений не было.

Далее авторы провели in vivo эксперименты с наночастицами. Они оценили распределение NPs1 в организме мыши: через 10 часов после введения наночастицы присутствовали в нормальных органах, но потом уходили. А в опухолях высокий уровень NPs1 сохранялся и через 10 дней, что объяснили образованием нанофибрилл вокруг клеток. Для анализа терапевтического эффекта исследователи сделали 8 инъекций в хвостовую вену и оценивали объем опухоли и жизнеспособность животных. В опытной группе объем опухоли снижался вплоть до полного исчезновения, такие мыши выживали, побочных эффектов не было. Контрольные животные погибали в течение 60 дней после начала инъекций, объем их опухолей увеличивался. Гистологические исследования опухолей опытной группы показали образование сети и гибель клеток.

Авторы считают, что положительный терапевтический эффект NPs1 требует дальнейших доклинических испытаний метода против HER2⁺ вариантов опухолей. Подобную концепцию наночастиц-нанофибрилл можно применить и к другим рецепторам, характерным для опухолей.