Получение, характеристика и улучшение функциональной эффективности адресных агентов для онкотераностики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Шипунова Виктория Олеговна

• Шипунова Виктория Олеговна
• доктор наук
• 2025

Оглавление диссертации доктор наук Шипунова Виктория Олеговна

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Степень разработанности темы исследования

Цели и задачи работы

Научная новизна работы

Теоретическая и практическая значимость работы

Методология и методы исследования

Положения, выносимые на защиту

Вклад автора

Степень достоверности и апробация результатов

ГЛАВА 1. Синтез наноагентов и разработка методов эффективной модификации направляющими молекулами

1.1. Синтез наноагентов

1.2. Скаффолдовые полипептиды как инструмент направленной доставки наноагентов к клеткам-мишеням in vitro и in vivo

1.3. Методы двухстадийной модификации наноагентов различной природы адресными молекулами

1.4. Адресные анти-ИБК2 наночастицы из сополимера молочной и гликолевой кислот

Глава 2. 3D культуры клеток как инструмент для исследования эффективности терапевтических

соединений in vitro

Глава 3. Разработка моделей опухолей мышей для анализа эффективности адресных анти-ИБК2

терапевтических соединений

Глава 4. Методы улучшения функциональной эффективности агентов для тераностики

4.1. Воздействие на плотные межклеточные контакты опухоли как метод повышения эффективности доставки полимерных наноагентов для диагностики и терапии

4.2. Адресные органические и неорганические наноструктуры, активируемые локализованным воздействием света

4.2.1. Органические наноструктуры

4.2.1.1. Адресная доставка полимерных наноструктур как агентов для фототермической терапии in vivo

4.2.1.2. Адресная доставка полимерных наноструктур как агентов для фотодинамической терапии

4.2.2. Неорганические наноструктуры

4.2.2.1. Адресная доставка наноструктур серебра с локализованным поверхностным плазмонным

резонансом как агентов для фототермической терапии in vivo

4.2.2.2. Наноагенты на основе нитрида циркония

4.3. Адресное региоселективное нацеливание двумя терапевтическими агентами на основе распознающих скаффолдовых полипептидов на один онкомаркер позволяет значительно усилить эффективность терапии

4.4. Лектины как средства адресной доставки наноструктур к клеткам-мишеням in vitro и in vivo

4.5. Пре-таргетинг опухоли: повышение эффективности как диагностики, так и терапии

4.5.1. Пре-таргетинг наночастиц

4.5.2. Иммунотерапия: CAR-T терапия солидных опухолей с эффектом отмены действия

4.6. МФС-цитоблокада как инструмент увеличения эффективности адресной доставки

наноагентов

Глава 5. Методы диагностики

5.1. Детекция наночастиц

5.2. Сверхчувствительная детекция низкомолекулярных соединений

5.3. Нанопроволоки серебра - ультрастабильные метки для детекции

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Получение, характеристика и улучшение функциональной эффективности адресных агентов для онкотераностики»

Актуальность темы исследования

Данная работа представляет собой комплексное фундаментальное междисциплинарное исследование, нацеленное на разработку методов персонализированной медицины, и соответствующее приоритетному направлению 2 научно-технологического развития РФ (указ Президента №529 от 18.06.24): «Превентивная и персонализированная медицина, обеспечение здорового долголетия».

Комплексная противораковая терапия и разработка методов высокочувствительной онкодиагностики являются, вероятно, одними из самых обширных направлений исследований в современной биомедицине. Фармацевтический рынок противоопухолевых препаратов в России оценивается сотнями миллиардов рублей. При этом даже при наличии и активном применении в клинике инновационных адресных соединений, моноклональных антител и иммунотоксинов на их основе, смертность от онкозаболеваний по-прежнему находится на лидирующих позициях.

Данная проблема стимулирует развитие новых методов онкотерапии и, несомненно, в данной области достигнут значительный прогресс: созданы как новые методы системного введения препаратов в организм, так и принципиально новые соединения и их формуляции.

Так, в клинической практике для лечения онкозаболеваний уже применяется более пятидесяти препаратов на основе наночастиц (НЧ), а также ряд соединений проходит завершающие фазы клинических испытаний. Эффективность данных препаратов, например - липосомальной формы доксорубицина (липосомы с доксорубицином - Миоцет или липосомы с доксорубицином, покрытые ПЭГ - Келикс) или мицеллярной формы паклитаксела (Генексол-РМ), основана на эффекте повышенной проницаемости и удержания сосудов опухоли (ERR-эффект, enhanced permeability and retention effect). В связи с чрезмерной потребностью в кислороде и питании в опухоли формируется новая сосудистая сеть, сформированная дефектными эндотелиальными клетками с широкими фенестрациями (до 4 мкм), не имеющими гладкомышечного слоя и с недостатком рецепторов ангиотензина II. Агрегаты из раковых клеток размером 150-200 мкм, окружённые такой нарушенной сосудистой сетью, при этом также обладают нарушенным лимфооттоком, что позволяет крупным молекулам и наноструктурам размером до 150 нм задерживаться в области опухоли и оказывать терапевтическое воздействие.

Однако £Р^-эффект является достаточно гетерогенным (как между опухолевыми моделями, так и в пределах даже одной опухоли) и гораздо более выражен у грызунов - экспериментальных животных с ксенографтными опухолями по сравнению с опухолями человека. В основном, это связано с более низкой скоростью роста опухоли и формированием нормальной сосудистой сети с развитым лимфооттоком по сравнению с быстропролиферирующими опухолями у грызунов. При этом даже в случаях действительно развитого ERR-эффекта (например, при быстроразвивающейся саркоме Капоши), лишь незначительный процент от общей введённой дозы нанопрепаратов (как

правило, менее 0.7%) достигает области опухоли.

Детальное изучение данных фактов привело к значительному скепсису многих исследователей и серьёзным заявлениям о том, что адресная доставка нанопрепаратов эффективна только для грызунов, но не для человека. Действительно, поскольку солидные опухоли людей представляют собой плотные гетерогенные структуры, воздействие адресными терапевтическими соединениями на раковые клетки in vivo эффективно только для самых верхних слоёв опухоли, в то время как глубинные клетки остаются жизнеспособными, таким образом нивелируя эффект адресного воздействия.

В связи с этим, наряду с разработкой эффективных адресных агентов для диагностики и терапии онкозаболеваний (а также онкотераностики), создание эффективных методов введения противораковых агентов в организм является не менее приоритетным направлением для развития биомедицины, которому на сегодняшний день уделяется гораздо меньше внимания. Так, например, разрабатываются различные методы продления циркуляции противораковых агентов в кровотоке, которые временно блокируют мононуклеарную фагоцитирующую систему (МФС) без серьёзных побочных эффектов.

Отдельного внимания заслуживают комплексные методы терапии, нацеленные на блокировку процессов ангиогенеза (посредством воздействия на эндотелиальные маркеры), нарушая тем самым питание глубокозалегающих раковых клеток. Успехи работы в этом направлении, а также методы комбинированной противораковой терапии, объединяющие в себе адресные противораковые нанокомплексы и селективные блокаторы ангиогенеза позволят создать максимально эффективные средства персонализированной противораковой терапии.

Степень разработанности темы исследования

Несмотря на значительное количество терапевтических соединений, смертность, вызванная онкологическими заболеваниями, является второй по численности после сердечно-сосудистых заболеваний. В связи с данной проблемой значительные усилия исследователей направлены на создание как новых терапевтических молекул, так и на разработку эффективных формуляций существующих препаратов и методов их системного введения в организм для достижения максимального терапевтического индекса и снижения побочных эффектов химиотерапии и радиотерапии - кардиотоксичности, гепатотоксичности, нейротоксичности, почечной недостаточности, миелосупрессии и других. Среди других факторов, снижающих эффективность онкотерапии, важно выделить недостаточную селективность современных препаратов, низкое проникновение через гистогематические барьеры и недостаточно эффективное проникновение препаратов в клетки-мишени, в том числе, за счёт наличия механизмов развития множественной лекарственной устойчивости раковых клеток.

На сегодняшний день приоритетным направлением работ в данной области является персонализированный подход, основанный на высокоточной ранней диагностике и своевременной

терапии на ранних стадиях заболеваний. При разработке методов как диагностики, так и терапии онкозаболеваний значительное внимание направлено на использование наноразмерных объектов и супрамолекулярных структур на их основе. Это вызвано рядом свойств наноструктур, не присущих малым молекулам и массивным образцам: с уменьшением размеров объектов возрастает отношение поверхности к объёму и, как следствие, увеличивается доля поверхностных атомов, приводя к возрастанию химической активности вещества и, зачастую, к приобретению им принципиально новых свойств. В частности, наноструктуры обладают самым широким спектром уникальных для биомедицины характеристик: малый размер, высокое отношение площади поверхности к количеству объёмных атомов, способность образовывать комплексы «наночастица-лиганд» в том числе с большими относительно собственного размера соединениями (такими, как белки, различные лекарственные препараты и другие объекты) и селективно доставлять их к заданной цели, таким образом реализуя стратегию адресной доставки препаратов. Эти и многие другие преимущества позволяют рассматривать наночастицы в качестве диагностических и терапевтических агентов в различных областях медицины, в частности для обнаружения и оптической визуализации злокачественных новообразований как in vitro, так и in vivo, адресной доставки лекарственных препаратов, а также терапии онкозаболеваний. Стоит отметить, что такие наноструктуры используются не только в онкологии, но и в токсикологии, в регенеративной медицине при борьбе с такими заболеваниями, как диабет, остеоартрит, поражения сердечной мышцы и центральной нервной системы, а также во многих других сферах жизнедеятельности человека, таких как агрономия или электротехническая промышленность. В частности, использование наноструктур в онкологии как переносчиков терапевтических соединений позволяет снизить системную токсичность, защитить соединения от деградации, изменить фармакокинетические параметры препарата и/или улучшить его внутриклеточное проникновение, что ведёт к увеличению терапевтического индекса.

При том, что уже достигнут значительный прогресс в понимании патофизиологических процессов онкозаболеваний, ряд проблем нанобиомедицины остаётся нерешённым, а именно - 1) лечение преимущественно агрессивных метастазирующих опухолей, 2) интеграции методов персонализированной неинвазивной диагностики и терапии, 3) создание физиологически релевантных животных моделей с ксенотрансплантантами, а также ряд других проблем.

При этом усилия исследователей, направленные на создание адресных наноструктур для онкотерапии, на сегодняшний день не увенчались глобальным успехом. Системные исследования, посвящённые сравнению накопления адресных и безадресных НЧ в опухоли, показали лишь незначительную разницу в проценте наноагентов, накопившихся в опухоли от общей введённой дозы, а именно - в среднем 0.6% для безадресных НЧ и 0.8 % для адресных НЧ. Будучи введёнными в организм, наночастицы сталкиваются как с физическими - диффузия, высокая скорость кровотока, агрегация, так и с биологическими барьерами - сорбция белков и формирование белковой короны, поглощение клетками МФС и почечный клиренс. МФС - система органов (в

основном, печень и селезёнка), которая содержит клетки, поглощающие наночастицы более 5.5 нм путём различных процессов эндоцитоза, при этом частицы менее 5.5 нм активно выводятся почками. Два этих основных механизма активно конкурируют за доставку наночастиц в опухоль и, как правило, печень, селезёнка и почки являются преимущественными органами, в которые попадают наночастицы, минуя опухоль. Эти механизмы являются причиной относительно небольшого времени циркуляции наночастиц в кровотоке, что не позволяет им в значительной степени накапливаться в опухоли. Данные факторы существенно препятствуют трансляции в клиническую практику наноструктур, нагруженных терапевтическими соединениями: успешное внедрение нанобиокомплексов в клиническую практику ограничено рядом серьёзных проблем, которые носят не только экономический характер. Так, в частности, для успешного применения наноструктур в диагностике и терапии необходимо создание конструкций, обладающих минимальной системной токсичностью, высокой специфичностью при распознавании мишени -раковых клеток, максимальной терапевтической и нацеливающей эффективностью, и самое главное - длительным временем циркуляции в кровотоке и минимальным накоплением в печени. При этом такие комплексы должны обладать низкой иммуногенностью с целью возможного повторения проводимого курса терапии.

Для решения вышеописанной проблемы на сегодняшний день уже предложен ряд принципиально разных подходов, нацеленных как на изменение архитектуры наноагентов, так и на продление циркуляции наночастиц в кровотоке, либо на их перераспределение в организме между органами МФС для минимизации накопления в печени, такие как методы «стелс» -покрытий, методы «инактивации» макрофагов и методы «путешествия наночастиц автостопом» на поверхности собственных клеток организма. Методы «стелс»-покрытий являются самыми распространёнными методами влияния на фармакокинетику наночастиц, данные методы направлены на изменение поверхностных свойств наноагентов и варьирование физико-химических характеристик. Покрытие поверхности наночастиц гидрофильными полимерными оболочками может защитить их от преждевременного удаления из организма. Это происходит за счёт формирования вокруг наночастицы «гидратной шубы», которая отталкивает от себя белки плазмы, в том числе и опсонины. Широкое применение для этой цели получил синтетический полимер полиэтиленгликоль (ПЭГ). Однако существует «ПЭГ-дилемма», заключающаяся в том, что придание «невидимости» («стелс») наночастицам приводит к тому, что ослабевает их взаимодействие с целевыми клетками, таким образом препятствуя эффективной адресной доставке. Другие методы, например, инактивации макрофагов, либо вызывают гибель макрофагов посредством введения хлорохина или липосом с клодронатом, либо основаны на введении малоактивных наночастиц для блокировки, или временного насыщения макрофагов. В частности, в качестве таких наночастиц могут выступать ненагруженные липосомы, латексные частицы, сульфат декстрана или другие соединения. При этом механизмы данных процессов изучены на сегодняшний день недостаточно детально и требуют проведения масштабных комплексных

исследований для оценки всех рисков, связанных с использованием данных методов. Принципиально иным подходом к продлению циркуляции НЧ в кровотоке является метод, который исследователи подсмотрели у природы. Так, циркуляция собственных эритроцитов организмы составляет около 120 дней, при этом они не удаляются из кровотока за счёт наличия CD47 -«маркера своего». Стратегия, подразумевающая ковалентную модификацию или сорбцию НЧ на поверхности эритроцитов, позволила добиться значительного успеха в улучшении противоопухолевой терапии. Трение, которое возникает в мелких сосудах, приводит к откреплению НЧ с поверхности эритроцитов, тем самым продлевая им жизнь в кровотоке, но не влияя на их структуру. Важно отметить, что такой метод позволяет использовать in vivo даже сильно положительно заряженные НЧ, склонные к агрегации.

Учитывая оптимизм, вызванный наличием уже существующего спектра методов по усилению эффективности наноагентов самой различной природы для задач диагностики и терапии онкологических заболеваний, значительное внимание исследователей сосредоточено на разработке адресных наноформуляций для использования в медицине. В качестве платформы для создания адресных препаратов используется большое число органических и неорганических материалов, в том числе таких, на основе которых уже существуют одобренные в клинике препараты: магнетит, липосомы, белковые структуры, а также, проходящие клинические испытания - наночастицы золота и кремния. Одними из наиболее широко используемых носителей для создания адресных наноагентов являются различные полимеры ввиду их биосовместимости, биодеградируемости и контролируемого высвобождения терапевтического вещества. Наиболее популярными полимерами для синтеза НЧ для биомедицинских применений являются полиметакрилаты, гомополимеры молочной кислоты, полимер молочной кислоты с полиэтиленгликолем, поли-8-капролактон, а также сополимер молочной и гликолевой кислот, PLGA. PLGA является одним из наиболее перспективных материалов, выступающих в качестве матрицы для синтеза НЧ, что подтверждается тем, что на сегодняшний день уже разработан целый спектр препаратов для терапии на основе PLGA, в частности: 1) Бусерелин-депо (ФармСинтез, Россия, противоопухолевое средство, аналог гонадотропин-рилизинг гормона), 2) Октреотид-депо (ФармСинтез, Россия, синтетический аналог соматостотина - октреотид), 3) Кальцитонин-депо (ФармСинтез, Россия, содержит гормон щитовидной железы), 4) Сандостатин Лар (Сандоз, Австрия, содержит синтетический аналог соматостотина - октреотид), 5) Соматулин (Ипсен Фарма, Франция, содержит синтетический аналог соматостотина - ланреотид), 6) Рисполент конста (Алкермес Инк, США, содержит антипсихотическое средство - рисперидон), 7) Вивитрол (Алкермес Инк, США, содержит антагонист опиоидных рецепторов - налтрексон), 8) Люкрин депо (Такеда, Япония, содержит аналог гонадотропин-рилизинг-гормона - лейпропелин), 9) Золадекс (АстраЗенека, Великобритания, содержит аналог гонадотропин-рилизинг-гормона - гозерелина ацетат), 10) Декапептил-депо (Ферринг, Германия, содержит аналог гонадотропин-рилизинг-гормона -триптозелина ацетат) и другие.

Таким образом, уже получено значительное количество знаний касательно получения, характеристики и функционального анализа наноагентов для диагностики и терапии, выявлены ключевые проблемы в области адресной доставки наноагентов, и ведётся большое количество разработок по повышению эффективности наноагентов в организме для задач диагностики и терапии заболеваний. Решение обозначенных проблем позволит существенно повысить эффективность существующих средств диагностики и терапии, а также создать агенты нового поколения, обладающие существенно расширенным функционалом по сравнению с традиционными средствами онкотерапии.

Цели и задачи работы

Целью работы являлось проведение комплекса работ по получению и характеристике агентов для тераностики, в том числе, на основе наноструктур, а также разработке методов адресной доставки агентов in vivo для достижения их максимальной диагностической и терапевтической эффективности.

Для достижения данной цели были сформулированы следующие задачи:

1. дизайн, синтез и всесторонняя характеристика агентов для тераностики на основе органических и неорганических материалов;

2. разработка методов оснащения полученных агентов адресными распознающими молекулами, в том числе скаффолдовыми распознающими полипептидами неиммуноглобулиновой природы;

3. разработка ортотопических моделей рака молочной железы иммунокомпетентных мышей со сверхэкспрессией рецептора HER2 человека;

4. разработка методов системного введения полученных агентов в кровоток, увеличивающих терапевтическую эффективность как неадресных, так и адресных агентов;

5. разработка методов визуализации и терапии солидных опухолей, в том числе сверхэкспрессирующих рецептор HER2 человека, на основе методов адресной химиотерапии, фотодинамической терапии, фототермической терапии, а также иммунотерапии.

Научная новизна работы

В ходе реализации комплекса исследований достигнуты следующие приоритетные результаты. 1. Впервые разработаны методы нековалентной ориентированной поверхностной модификации адресными молекулами наноструктур магнетита и кремния на основе пептидов, связывающих твёрдую фазу, и небольших белков - бактериальной рибонуклеазы барназы и её ингибитора барстара. Впервые показано, что последовательная модификация наноструктур малыми распознающими молекулами - scFv фрагментами антител и дарпинами посредством нековалентного взаимодействия пептидов, связывающих магнетит (c-концевой фрагмент белка

mms6 магнитотактических бактерий) и кремний (пептид

(VKTQATSREEPPRLPSKHRPG>VKTQTAS), с поверхностью НЧ и белковой пары молекулярных посредников барназа*барстар приводит к получению функционально активных адресных нанокомплексов, обладающих заданными адресными свойствами с точки зрения взаимодействия с целевыми клетками in vitro.

2. Впервые разработаны модели опухоли иммунокомпетентных мышей BALB/c со сверхэкспрессией рецептора HER2 человека на основе клеточных культур EMT6/P, L929, Colo26 и B16, в том числе ортотопические опухоли молочной железы мыши.

3. Впервые разработана стратегия доставки полимерных наноструктур к солидным опухолям на основе воздействия белка-открывателя межклеточных контактов JO-4 на плотные контакты опухоли. Впервые продемонстрирована эффективность комбинации неадресных полимерных НЧ PLGA и белка JO-4 для визуализации ортотопических опухолей, а также для терапии с использованием внешнего источника электромагнитного излучения в рамках реализации фототермической терапии. Данный подход позволил усилить коэффициент ингибирования роста опухоли с 30 % до 71 % без облучения ИК-светом и с 78 % до 91 % при облучении ИК-светом.

4. Впервые получены адресные наночастицы серебра для адресной фототерапии in vivo. Впервые разработан метод поверхностной модификации НЧ серебра адресными скаффолдовыми молекулами, а именно, аффибоди Zher2:342, для задач адресной доставки к HER2-сверхэкспрессирующим клеткам in vitro и in vivo. Впервые показана полная ремиссия HER2-сверхэкспрессирующих опухолей in vivo с использованием адресных НЧ серебра и внешнего источника электромагнитного излучения в рамках реализации фототермической терапии.

5. Впервые разработана стратегия адресной региоселективной доставки скаффолд-модифицированных тераностических агентов к рецептору HER2 in vivo для визуализации и терапии НЕЯ2-сверхэкспрессирующих раковых опухолей. Впервые продемонстрировано, что воздействие адресными аффибоди-модифицированными PLGA наночастицами на мембрано-проксимальный домен HER2 и адресным иммунотоксином на основе анти-НЕЯ2 дарпина на мембрано-дистальный домен HER2 оказывает синергичное цитотоксичное действие на НЕЯ2-сверхэкспрессирующие клетки in vitro и in vivo. Такая комбинированная иммуно/химиотерапия обладает значительно улучшенной эффективностью в сравнении с монотерапией каждым из компонентов и позволяет полностью предотвратить распространение метастазов.

6. Впервые получены наноструктуры на основе сополимера молочной и гликолевой кислот, модифицированные лектинами, для задач визуализации и терапии солидных опухолей. Впервые проведён скрининг эффективности полимерных наноструктур, связанных с различными фитолектинами, с точки зрения максимального воздействия на раковые клетки и эндотелий и минимального воздействия на нетрансформированные клетки. Впервые получены магнитные лектин-модифицированные полимерные наноструктуры, загруженные фотодинамическими агентами. Впервые показано, что такие наноструктуры в комбинации с использованием внешнего

источника ИК-света позволяют достичь полной ремиссии аллографтных опухолей иммунокомпетентных мышей.

7. Впервые разработаны методы двустадийной доставки агентов для онкотераностики (химиотерапетических полимерных НЧ и CAR-T клеток) с реализацией концепции пре-таргетинга раковых КБК2-сверхэкспрессирующих раковых клеток in vivo на основе белковой пары молекулярных посредников барназа*барстар.

8. Впервые показано, что технология блокады системы мононуклеарных фагоцитов (МФС-цитоблокада) аллогенными антителами против эритроцитов позволяет значительно усилить эффективность адресной доставки наноагентов in vivo: адресное нацеливание магнитных НЧ на CD4+ клетки крови in vivo становится настолько же эффективным, как в in vitro тестах с использованием образцов крови.

9. Впервые разработаны методы анализа низкомолекулярных веществ с ультравысокой чувствительностью - а именно, антибиотика хлорамфеникола с пределом детекции 27 фг/мл, что на три порядка лучше всех ранее описанных методов детекции и фолиевой кислоты с превосходящим на порядок альтернативные методы пределом детекции в 0.22 нМ на основе плазмонных метаматериалов.

10. Впервые продемонстрированы пероксидаза-подобные свойства серебряных нанопроволок. Впервые показано, что серебряные нанопроволоки могут быть использованы в качестве сенсора pH. Впервые показано, что серебряные нанопроволоки эффективно разлагают пероксид водорода.

11. Впервые показано, что метод мультипараметрического поверхностного плазмонного резонанса может быть эффективно использован в качестве безметочного метода для изучения процесса динамического массопереноса в системе НЧ*клетка в проточной кювете. Впервые показано, что не только обычно используемый в таких системах параметр, угол минимального пика в полном угловом спектре 9spr, но и интенсивность I этого пика можно использовать для изучения связывания адресных наночастиц с живыми клетками в динамической системе.

Теоретическая и практическая значимость работы

Цикл проведённых исследований посвящён разработке и тестированию методов, нацеленных на то, чтобы сделать наноструктуры самой различной природы настолько же эффективными in vivo - в организме, насколько они уже эффективно in vitro - на культуре клеток.

1. Соискателем проведён обширный цикл исследований по дизайну, синтезу, модификации и характеристике новых материалов для биомедицины - а именно, адресных НЧ, распознающих онкомаркеры HER1, HER2 и EpCAM на поверхности раковых клеток: магнитных, золотых, серебряных, кремниевых, магнитно/кремниевых, липосом, нитрида титана, а также целый ряд гибридных суперструктур, включая анализ взаимодействия с клетками "умных" наноматериалов, выполняющих связывание с клетками как биороботы на основе булевой алгебры. Такие НЧ обладают необходимыми для трансляции в клинику свойствами: биосовместимость,

диагностические свойства (МРТ, КТ или радио-контраст), способность распознавать онкомаркеры для адресной доставки в опухоль (за счёт антител или полипептидов, присоединённых к наноструктурам).

Одними из наиболее примечательных структур являются наночастицы серебра, максимально недооцененные ранее для задач онкотерапии: соискателем предложен метод воспроизводимого зелёного синтеза таких НЧ и оснащения их поверхности адресными полипептидами для терапии HER2+ крупных опухолей. При этом достигается полная ремиссия, в т.ч. предотвращение распространения метастазов в экспериментальных животных.

2. Важным фактом на пути к клиническим исследованиям являются доклинические исследования адресных структур на мышах. Проблема заключается в том, что большинство адресных соединений тестируют на моделях иммунодефицитных животных (без Т-клеток - мыши Nude или без B- и Т-клеток - мыши SCID) с ксенографтами - опухолями на основе человеческих раковых клеток, экспрессирующих, например, онкомаркер HER2. Такие модели не являются релевантными и мало отражают как реальные опухолевые процессы, так и иммунный ответ организма на лечение. Соискателем была получена ортотопическая модель опухоли молочной железы иммунокомпетентных мышей (самых распространённых - BALB/c) с экспрессией рецептора HER2 человека, при этом модель была полностью верифицирована и подтвердила свою эффективность.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Шипунова Виктория Олеговна, 2025 год

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АФК - активные формы кислорода ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота

БИК - ближний инфракрасный БСА - бычий сывороточный альбумин ДТТ - дитиотреитол ИК - инфракрасный КТ - компьютерная томография

ЛППР - локализованный поверхностный плазмонный резонанс МФС - мононуклеарная фагоцитирующая система МРТ - магнитно-резонансная томография

МТТ - 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-дифенил-тетразолиум бромид

НЧ - наночастица

ПЭГ - полиэтиленгликоль

РНК - рибонуклеиновая кислота

СДЛ - система доставки лекарств

СЭМ - сканирующая электронная микроскопия

ФИТЦ - флуоресцеинизотиоционат

ФДТ - фотодинамическая терапия

ФТТ - фототермическая терапия

BSA - бычий сывороточный альбумин EGF - epidermal growth factor CAP - хлорамфеникол

EPR-эффект - enhanced permeability and retention effect, эффект повышенной проницаемости и

удержания

сосудов опухоли

FITC - флуоресцеинизотиоционат

IgG - иммуноглобулин G

LOD - предел детекции

MPQ - Magnetic Particle Quantification

NB - Nile Blue, Нильский синий, Нильский голубой

Pht-Mg - комплекс фталоцианина с магнием

PLGA - сополимер молочной и гликолевой кислот

RB - Rose Bengal, бенгальский розовый, бенгальская роза

RTCA - Real Time Cell Analysis

SBP - silica binding peptide

SFNP - кремниевые флуоресцентные наночастицы