Ученые Сеченовского Университета разработали микрофлюидную систему «мозг-на-чипе» для исследования нового подхода к терапии глиобластомы — одной из самых агрессивных форм рака мозга. Сочетание темозоломида и беспроводной оптостимуляции позволило добиться почти полного уничтожения опухолевых клеток в лабораторных образцах. Если дальнейшие исследования будут такими же успешными, в перспективе врачи получат мощный инструмент для борьбы с этим опасным заболеванием. Работа выполняется при поддержке гранта РНФ №24-79-00271.
Глиобластома остается одной из самых трудноподдающихся лечению форм опухолей: она отличается быстрым ростом и устойчивостью к существующим методам терапии. Полное хирургическое удаление часто невозможно из-за риска повреждения жизненно важных структур мозга, а химиотерапия далеко не всегда оказывается достаточно эффективной. Поэтому особенно актуальны новые подходы, способные повысить эффективность терапии без дополнительных рисков для пациента.
Исследователи из Института бионических технологий и инжиниринга вместе с группой экспериментальной биотерапии Института регенеративной медицины под руководством ведущего научного сотрудника Ильи Уласова разработали микрофлюидную платформу, имитирующую кровоток в мозге и поддерживающую жизнедеятельность клеток глиобластомы. Ранее ученые показали, что органическое полупроводниковое устройство под воздействием красного света стимулирует активность ионных каналов в клетках. Новые эксперименты доказали, что аналогичный эффект наблюдается и в клетках глиобластомы — это усиливает проникновение темозоломида, одного из ключевых препаратов для лечения этой опухоли.
«Ионные каналы работают как насосы — они втягивают молекулы в клетку. Темозоломиду нужно попасть в ядро, чтобы уничтожить раковую клетку. Красный свет учащает открытие и закрытие каналов, концентрация препарата в клетке растет быстрее — и клетка гибнет. В экспериментах нам удалось уничтожить до 95–98% клеток глиобластомы — это в пять раз больше, чем в контрольных образцах без стимуляции», — отметил доцент Института бионических технологий и инжиниринга Александр Марков, руководитель исследования.
Это первая система «мозг-на-чипе», в которой используется беспроводная оптоэлектронная стимуляция. Она не требует электродов или индуктивных катушек, которые могут вызывать нагрев и повреждение клеток, что делает технологию менее инвазивной и более безопасной.
«Наши эксперименты показали, что сочетание терапии с беспроводной стимуляцией усиливает действие препарата и помогает ему глубже проникать в клетки. Сейчас мы переходим к работе с первичными культурами и органотипическими срезами тканей — моделями, более приближенными к реальной ткани мозга. В частности, предварительные результаты на первичной агрессивной культуре полученной от пациента с глиобластомой, также продемонстрировали усиление терапевтического эффекта», — рассказала Анна Константинова, студентка Института фармации, соавтор исследования.
«Дальнейшее тестирование комбинированного метода терапии на клеточных моделях глиобластомы позволит оценить преимущества данной технологии в терапии злокачественной глиобластомы в условиях повышенной резистентности опухолей к химиотерапии» — добавляет Виктория Хоружая, студентка Института фармации, также соавтор исследования.
Саму платформу «мозг-на-чипе» в дальнейшем планируется использовать и для изучения других видов опухолей мозга. До клинического применения, однако, еще далеко — ученым предстоит решить ряд технических задач и пройти длительный путь испытаний.