«Меланин — это натуральный пигмент, который может эффективно преобразовывать поглощенную энергию солнечного света в тепло», — говорит Чжэнь Гу, автор статьи о работе и доцент совместной программы биомедицинской инженерии в Университете штата Северная Каролина и Университете Северной Каролины. в Чапел-Хилл. «Мы продемонстрировали, что меланин, высокий уровень которого содержится в меланоме, на самом деле может быть использован для лечения меланомы. Мы делаем это, направляя ближний инфракрасный (ИК) свет на терапевтический участок кожи, который способствует системному иммунному ответу, который борется с раком. . "«В коже много иммунных клеток, и основная идея здесь состоит в том, чтобы научить иммунную систему организма эффективно реагировать на присутствие клеток меланомы, что может как ограничить вероятность развития опухолей, так и помочь организму бороться с ними. опухоли, которые уже установлены », — говорит Яньци Е, ведущий автор работы и доктор философии. студент совместной программы биомедицинской инженерии.
Новый метод начинается с лизата — опухолевого пюре, состоящего из разорванных клеток меланомы. Лизат используется для заполнения множества микроигл, встроенных в полимерный трансдермальный пластырь. Сам по себе лизат неактивен и безвреден. Но когда пластырь накладывается на кожу, самый большой иммунный орган тела, иммунная система знает, что, каким бы лизатом ни был, его там не должно быть.
Это запускает иммунный ответ, и этот ответ позволяет иммунной системе «запоминать» лизат меланомы, улучшая время реакции и эффективность, если она снова столкнется с меланомой.Поскольку меланома содержит высокий уровень пигмента меланина, микроиглы, заполненные лизатом, имеют довольно темный цвет.
Они поглощают свет. Исследователи используют это в своей новой технике, направляя на трансдермальный пластырь ближний инфракрасный свет. Затем свет в значительной степени поглощается меланином в микроиглах, что быстро повышает температуру кожи, на которую накладывается пластырь.
Местное тепло вызывает жар в коже и способствует высвобождению лизата из микроигл, эффективно привлекая и активируя иммунные клетки. Повышенная температура также способствует локальному усилению кровотока и лимфатического потока, что облегчает миграцию иммунных клеток. Этот повышенный иммунный ответ усиливает способность организма запоминать лизат и реагировать на него, лучше защищая от вторжений меланомы.Чтобы проверить потенциал пластыря в качестве вакцины, исследователи использовали три группы мышей: одна группа получила пластырь и подвергалась воздействию инфракрасного света; одна группа получила повязку, но не подвергалась воздействию ИК-излучения; и одна группа получила пустой патч.
Мыши держали пластырь в течение пяти дней. Через десять дней после наложения повязки мышам вводили активные клетки меланомы.В течение одного месяца все мыши, которым вводили пустой пластырь, умерли от меланомы. Лизатный пластырь сам по себе, без воздействия ближнего ИК-света, не обеспечивал достаточной защиты: выжило только 13 процентов мышей.
Между тем, 100 процентов мышей, получивших лизатный пластырь и инфракрасный свет, выжили через два месяца, а у 87 процентов из них не было опухолей.Чтобы еще больше проверить терапевтические свойства пластыря, исследователи провели аналогичный эксперимент.
За исключением этого раза, у всех мышей уже развились две опухоли — по одной с каждой стороны тела. Повязку поместили на опухоль с левой стороны тела.У мышей, получивших лизатный пластырь и инфракрасный свет, наблюдалось значительное уменьшение объема опухоли для обеих опухолей, хотя опухоль слева (та, которая находится непосредственно под пластырем) уменьшилась больше. Пластырь сам по себе, без ИК-света, ограничивал рост опухоли, особенно слева, но не искоренял ее.
«Это демонстрирует, что технология может иметь потенциал в борьбе как с метастазами рака, так и с первичными опухолями», — говорит Джанпьетро Дотти, соавтор исследования и профессор Медицинской школы Университета Северной Каролины.Затем исследователи провели аналогичные эксперименты с использованием лизата двух других видов рака — рака груди и второй формы меланомы с ограниченным содержанием меланина. В обоих случаях исследователи добавили в лизат меланин, чтобы сделать его более светопоглощающим.
Результаты были аналогичны результатам при первой форме меланомы: пластыри, использованные в сочетании с ближним ИК-светом, дали наиболее многообещающие результаты.«Эти результаты обнадеживают, но мы находимся на начальной стадии разработки», — говорит Гу. «Следующим шагом будет крупное исследование на животных для дальнейшей оценки безопасности и эффективности метода.
И хотя еще слишком рано оценивать стоимость, мы думаем, что лечение можно расширить и оно будет доступным».