Наночастицы: новый подход в диагностике и терапии глиальных опухолей головного мозга

Введение

Глиомы являются наиболее распространенными (~80 %) первичными опухолями центральной нервной системы (ЦНС) человека [1]. Согласно классификации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) об опухолях ЦНС, глиомы были классифицированы по четырем основным гистологическим группам (I-IV классы) в соответствии с их микроскопическими характеристиками (такими как цитологическая атипия, анаплазия, митотическая активность, микрососудистая пролиферация и некроз) и клиническими проявлениями. Эти опухоли были так­же разделены на астроцитомы (ВОЗ Grade I-IV степени), олигодендроглиомы (ВОЗ Grade II-III) и смешанные олигоастроцитомы (ВОЗ Grade II-III) [2]. Особенности глиальных опухолей, особенно анапластические астро- цитомы (ВОЗ Grade III) и мультиформная глиобластома (ВОЗ Grade IV), имеют инвазивный характер роста в раз­личных участках ЦНС и частые рецидивы, вызывая от­четливые неврологические симптомы с крайне плохим прогнозом.

На сегодняшний день методами терапии глиальных опу­холей являются хирургия, лучевая терапия и химиотера­пия. На первоначальном этапе часто проводят устране­ние повышенного внутричерепного давления вследствие компрессии опухолью ликворных путей. Эта процедура, как правило, безопасна, отчасти благодаря использова­нию высокотехнологичных инструментов визуализа­ции, таких как интраоперационная магнитно-резонанс­ная томография (МРТ) [3]. Однако при хирургическом вмешательстве всегда есть вероятность повреждения функционально значимых структур ЦНС. Кроме того, способность миграции опухолевых клеток от видимых границ опухоли в сочетании с отсутствием методов ви­зуализации высокого разрешения, способных обнару­живать микроскопические клетки опухоли, приводит к снижению степени резекции и неизбежному рецидиву опухоли [4]. Следовательно, послеоперационная пал­лиативная лучевая терапия направлена на оставшиеся опухо левые клетки. При обычном облучении компью­терную томографию (КТ) и МРТ обычно используют для направления пучка излучения к ложу опухоли [5]. Несмотря на эти технологии трехмерного изображения высокого разрешения, радиационный некроз и рецидив опухоли были зарегистрированы в нескольких клини­ческих исследованиях [6, 7]. Что касается химиотера­пии, то химиопрепараты обладают рядом преимуществ перед хирургией и лучевой терапией, а именно простоту введения, малоинвазивность и независимую от возрас­та эффективность действия. Несмотря на эти преиму­щества, эффективность многих химиотерапевтических препаратов в их нативной форме ограничена их неспеци­фической токсичностью и плохой фармакокинетикой. Например, наблюдалось, что темозоломид (Tmz) вызы­вает гематологические побочные эффекты при лечении пациентов с GBM, тогда как бевацизумаб часто приво­дит к повышению артериального давления, нейтропении и тромбоэмболическим явлениям [8, 9].

Существуют несколько стратегий, которые могут обойти токсичность, связанную с химиотерапией, возможно­стью доставки лекарств в ЦНС и методами нацеливания на опухолевую ткань. Общим для предлагаемых решений по повышению эффективности и действию химиотера­пии являются многофункциональные системы достав­ки лекарств на основе наночастиц. Наночастицы могут быть структурно разделены на две части: внешний слой (оболочка), способный функционировать с помощью множества небольших молекул, белков, ионов металлов и/или полимеров, и внутренний слой (ядро), который по существу является центральной частью наночастиц и состоит из различных материалов или простого резер­вуара (содержащего лекарства и контрастные вещества), как в случае липосом. Эти наноразмерные коллоидные лекарственные носители могут снизить неспецифиче­скую токсичность лекарств, защитить терапевтические агенты от денатурации, способствовать растворению лекарств и проникать через гематоэнцефалический ба­рьер (ГЭБ) [10]. Кроме того, эти новые системы достав­ки лекарств могут использоваться для одновременной транспортировки нескольких противоглиомных тера­певтических агентов в ЦНС. Эта концепция вызвала ин­терес в научном сообществе и привела к исследованиям, направленным на разработку и воплощение этой инно­вационной стратегии на основе наночастиц для диагно­стики и лечения опухолей.

Наночастицы и гематоэнцефалический барьер

ГЭБ представляет собой физический барьер между кро­вью, ликвором и головным и спинным мозгом, который строго контролирует обмен молекулами / питательны­ми веществами между кровью, ликвором и нервной тканью, играя тем самым важную роль в гомеостазе ЦНС, поддерживая здоровую микросреду для сложной нейронной деятельности. Однако в некоторых случаях этот барьер кажется почти непроницаемым для раз­личных агентов, включая терапевтические агенты. ГЭБ позволяет транспортировать ограниченное количество малых гидрофильных молекул (молекулярная масса меньше 400 Da). Многие противоопухолевые препараты представляют собой крупные гидрофильные молеку­лы, что делает их неспособными проникать через ГЭБ. Потенциальная возможность пройти через ГЭБ — это конъюгация этих больших молекул с маленькими на­ноносителями (наночастицы), которые могут помочь распределить препарат в опухоли [11]. Существует не­сколько транспортных путей, по которым лекарствен­ные средства в сочетании с наночастицами могут пере­мещаться через ГЭБ, такие как пассивная диффузия (параклеточная водная и трансклеточная липофильная диффузия) и рецептор-опосредованный эндоцитоз (рецептор-опосредованный трансцитоз, транспорт- опосредованный транспорт и адсорбционный опос­редованный трансцитоз). Пассивная диффузия может быть облегчена путем увеличения концентрации лекар­ственного средства в плазме, что приводит к увеличе­нию осмотического градиента у ГЭБ и, таким образом, к увеличению количества молекул лекарственного сред­ства, поступающих в ЦНС. Рецептор-опосредованный эндоцитоз является общей стратегией проникновения наночастиц в ЦНС, которая основана на взаимодей­ствии поверхностного лиганда наночастиц со специфи­ческими рецепторами клеток ГЭБ. Рецептор-опосредо- ванный трансцитоз состоит из нескольких каскадных процессов, включающих взаимодействие сконструиро­ванных наночастиц с целевым рецептором, образова­ние эндоцитотических пузырьков, трансцитоз через эн­дотелиальные клетки ГЭБ и последующий экзоцитоз наночастиц [12]. Экзоцитоз зависит от степени родства между рецептором клетки и лигандом на поверхности наночастиц, поэтому в эндотелиальных клетках содер­жится больше наночастиц, чем в паренхиме мозга [13]. Белок трансферрин (TfR) активно исследовался в каче­стве доставки терапевтических средств в головной мозг, который мог взаимодействовать с рецепторами TfR на поверхности эндотелиоцитов и проникать через ГЭБ [14] (рис. 1).

Используя высокую экспрессию TfR на просветной сто­роне эндотелиальных клеток сосудов головного мозга, также тщательно исследовали транспортировку на­ночастиц через трансферрин-опосредованный транс- цитоз через ГЭБ. В своей работе Dixit и др. модифици­ровали пептидным ПЕГилированным покрытием TfR наночастицы золота, которые в последующем были вве­дены в/в in vivo, и в результате смогли показать, что мо­дифицированные наночастицы демонстрируют значи­тельно более высокое накопление в глиальной опухоли головного мозга в первые 6 часов [13]. Porru и др. также продемонстрировали лучшую противоопухолевую эф­фективность с липосомами, конъюгированными с TfR, как в гетеротопической, так и в ортотропных опухолях головного мозга in vivo [15].

При доставке противоопухолевых препаратов в опу­холевую ткань эффект «повышенной проницаемости и удержания» (EPR), впервые описанный Matsumura и Maeda в 1986 году, является очень важным фактором [16]. Большинство солидных опухолей имеют кровенос­ные сосуды с дефектным строением и обычно выраба­тывают большое количество разнообразных факторов проницаемости сосудов, и поэтому сосуды опухоли про­являют повышенную проницаемость. Благодаря EPR мо­лекулы размером более 40 kDa избирательно проникают из опухолевых сосудов и накапливаются в опухолевой ткани. Напротив, эта управляемая явлением EPR достав­ка лекарств не происходит в нормальных тканях.

Активное нацеливание

Для повышения селективности высвобождения лекар­ственного средства на выбранных участках действия и достижения повышенной терапевтической эффектив­ности необходим подход активного нацеливания. Эти стратегии состоят во включении аффинных молекул, экспрессируемых на поверхности наночастиц, принимая во внимание специфические характеристики аномаль­ной ткани, например дифференциальную экспрессию рецепторов или антигенов в опухолевых клетках. Они включают в себя широкий спектр пептидов, антител или фрагментов антител, аптамеров и других малых мо­лекул [17]. Глиальная опухоль проявляет свою химиоре­зистентность несколькими сигнальными механизмами, поэтому разработка наночастиц, активно нацеленных на поверхностные клеточные маркеры, сигнальные пути и микроокружение самой опухоли, представляет собой важную и сложную задачу. Эти подходы осуществляют­ся путем соединения специфических лигандов со струк­турой наночастиц, что позволяет избирательно распоз­навать различные рецепторы, сверхэкспрессируемые на поверхности опухолевых клеток. Функционализация поверхности наночастиц повышает терапевтическую эффективность цитотоксических лекарств и возмож­ность преодолеть лекарственную устойчивость или хи­миорезистентность глиом [18].

Пассивное нацеливание

Пассивное нацеливание является одним из наиболее широко используемых подходов доставки наночастиц в глиальную опухоль головного мозга для терапевтиче­ских и диагностических целей. Как известно, проница­емость ГЭБ при различных патологических процессах, включая опухоли, может быть в некоторой степени на­рушена, и, следовательно, это дает возможность для пас­сивного транспорта наночастиц с определенными свой­ствами. Подобно требованиям, предъявляемым к малым молекулам для проникновения через ГЭБ, липофиль- ность является одним из наиболее важных факторов, влияющих на способность наночастиц проникать через ГЭБ посредством пассивного транспорта. Нано­частицы размером 100-400 нм не показали хороших ре­зультатов разницы в преодолении ГЭБ. Однако эффект EPR не возникает с обычными химиотерапевтическими

молекулами из-за отсутствия специфичности между нормальными и опухолевыми тканями. Однако способ­ность к распространению лекарств является важным па­раметром, который препятствует стратегии пассивного нацеливания из-за сложности контроля высвобождения лекарств. Следовательно, для достижения эффективного EPR наночастицы должны быть меньше 100 нм и иметь биосовместимую поверхность (нейтральный заряд и ги­дрофильные свойства), чтобы избежать удаления с по­мощью ретикулоэндотелиальной системы (РЭС) [19, 20].

Наночастицы в терапии глиальных опухолей

Нанотехнология предоставляет бесконечные возмож­ности в области лечения онкологических заболеваний с использованием таргетных систем противоопухолевой доставки лекарств. Для этого необходимо надлежащим образом изучить наночастицы и спроектировать их для достижения наибольшего терапевтического и/или диагностического эффекта с уменьшенными побочными эффектами, особенно для химиопрепаратов. Наночасти­цы являются гибкими и универсальными по структу­ре, которая обеспечивает небольшой размер, соответ­ствующую форму и функционализацию поверхности для достижения мишени. Было показано, что наноча­стицы улучшают фармакокинетику доступных лекар­ственных средств путем уменьшения их биораспределе­ния в нецелевых компартментах, доставки адекватного количества лекарственного средства в нужное место, преодоления проблем растворимости и стабильности. В зависимости от природы и состава их можно клас­сифицировать как органические и неорганические на­ночастицы [21]. Органические наночастицы описы­ваются как состоящие из органических соединений, в том числе липидов, поверхностно-активных веществ или полимеров со статусом GRAS (обычно считающим­ся безопасным), которые обеспечивают простой способ инкапсуляции молекул. Липосомы, полимерные наноча­стицы, липидные наночастицы, мицеллы / полимерные мицеллы, наночастицы на основе белка являются при­мерами органических наночастиц. С другой стороны, неорганические наночастицы содержат плотное ядро с различными физико-химическими свойствами, кото­рые можно отнести к их неорганическим компонентам, таким как магнитные оксиды металлов или полупрово­дниковые материалы. В исследованиях были описаны и использованы различные типы неорганических на­ночастиц, включая наночастицы оксида железа, наноча­стицы мезопористого диоксида кремния, наночастицы золота и квантовые точки. Основными преимущества­ми неорганических наночастиц являются их прочность, устойчивость к ферментативному разложению и на­личие особенных свойств, таких как оптические, тер­мические, магнитные и электрические, которые можно использовать для визуализации наночастиц и в терапии. Учитывая их природный состав, неорганические нано­частицы могут быть синтезированы и модифицированы с помощью поверхностной функционализации путем включения лигандов или полимеров для улучшения их биологической функции [22]. Использование биосов- местимых покрытий снижает токсичность, связанную с присутствием тяжелого металла. Неорганические на­ночастицы также широко исследовались в применении для диагностики, поскольку у них есть отличные способ­ности реагировать на внешние раздражители и измене­ния в организме [22, 23]. Наночастицы представляют собой интересную систему доставки лекарств, имеющую высокий потенциал для улучшения результатов лече­ния пациентов с глиомами. Однако их перевод от дока­зательной концепции в доклинических исследованиях до демонстрации терапевтической ценности в клини­ческой практике остается сложным и дорогостоящим. Процедура масштабирования, модификации поверх­ности, биологическая устойчивость и токсичность, рас­познавание и количественная оценка наночастиц в ор­ганизме человека — вот некоторые моменты, которые затрудняют перевод в клиническую практику. Было про­ведено несколько видов исследований in vitro и in vivo, посвященных возможной терапии глиальных опухолей при помощи наночастиц, о которых и пойдет речь ниже. Паклитаксел (Ptx) может ингибировать деление клеток путем стимулирования сборки микротрубочек из ди­меров тубулина и стабилизации микротрубочек (важен для клеточных функций на этапе митоза и интерфазы клеточного цикла), поэтому он рассматривается в каче­стве химиотерапии [24]. Тем не менее он не может про­никать через ГЭБ из-за высоких гидрофобных свойств данного препарата. Чтобы преодолеть ГЭБ, Hu и др. разместили Ptx в липосомы с пептидом tLyp-1 в каче­стве лиганда и оценивали возможную терапевтическую и диагностическую роль [25]. Результаты показали по­вышенное клеточное поглощение данных наночастиц с Ptx как эндотелиальными клетками пупочной вены че­ловека (HUVECs), так и клетками глиом C6, демонстри­руя цитотоксичность и ингибирование роста клеток со стороны Ptx. Селективное накопление наночастиц в участках опухоли было подтверждено визуализаци­ей in vivo. Самая длинная медиана выживаемости была достигнута у мышей с глиомой С6, получавших данные наночастицы с Ptx. Полученные здесь данные убеди­тельно указывают на то, что функционализированные пептидом tLyp-1 липосомы могут значительно улуч­шить эффективность терапии глиальных опухолей Ptx. Система доставки наночастиц с двойным нацеливани­ем была разработана Xin и др. путем конъюгирования Angiopep с наночастицами из полиэтиленгликоль-поли-e-капролактона (ANG- PEG-PCL) для преодо­ления ГЭБ ЦНС и ГЭБ сосудов самой опухоли [26]. ANG- PEG-PCL может нацеливаться на белок, связан­ный с рецептором липопротеинов низкой плотности, который сверхэкспрессируется на поверхности эндо- телиоцитов ГЭБ и клеток глиом. Антипролифератив- ные свойства и индуцирование апоптоза с помощью наночастиц ANG- PEG-PCL, модифицированных Ptx, продемонстрировали на клеточной линии глиомы U87 MG. Коэффициенты транспорта через эксперименталь­ную модель ГЭБ in vitro были значительно увеличены, и жизнеспособность клеток глиомы U87 MG после преодоления ГЭБ, очевидно, была снижена с помощью ANG- PEG-PCL модифицированных Ptx. С помощью флуоресцентного изображения в реальном времени на­блюдалось усиленное накопление данных наночастиц в ложе глиомы in vivo. Таким образом, ANG-PEG-PCL наночастицы были перспективными в системе достав­ки лекарств с двойным нацеливанием для возможной терапии глиомы головного мозга.

Опухолевые клетки в целом (включая глиомы) демон­стрируют ускоренный метаболизм, который вызывает накопление излишнего количества молочной кисло­ты, генерируя повышенную кислотность опухолевого микроокружения [27]. Cheng и др. приняли во внима­ние этот характерный фенотип глиом и использовали чувствительные к низкому рН наночастицы из золота с ПЕГилированным фосфолипидным покрытием в ком­бинации с доксорубицином (Dox) через кислотолабиль­ный гидразоновый линкер [28]. Использование чувстви­тельности Dox к низкому pH обеспечивало стабильность и системную ее транспортировку, а именно быстрое высвобождение Dox в местах опухоли, где pH является низким. В микроокружении опухоли имеется воспа­лительный процесс, вызванный секрецией цитокинов/ хемокинов. Особая роль макрофагов в прогрессиро­вании опухоли была продемонстрирована в последние годы, и, основываясь на том, что макрофаги обладают свойством хоминга, позволяющим им мигрировать в опухолевые участки через ГЭБ в ответ на синтез ци- токинов/хемокинов в пораженных тканях, Pang и др. использовали макрофаги в качестве «троянских коней» для переноса наночастиц с Dox для преодоления ГЭБ и высвобождения лекарства в местах опухоли головно­го мозга [29]. Dox был заключен в наночастицы, чтобы избежать повреждения клеток. Наночастицы с Dox ин­кубировали с макрофаг-подобными клетками RAW 264 для получения комплекса макрофаг-наночастицы. Вы­свобождение наночастиц из комплекса макрофаг-нано­частицы было очень медленным в среде DMEM и 10 % FBS и значительно ускорялось, когда добавляли в микро­среду интерферон-ү (IFN-γ) и липосахариды, имитирую­щие микроокружение опухоли. Возможность проникать в опухолевые клетки комплекса макрофаг-наночастицы была подтверждена в исследованиях in vitro. Эффектив­ность нацеливания наночастиц на опухоль также значи­тельно повышалась в комплексе макрофаг-наночастицы у лабораторных мышей с глиомой головного мозга. Дан­ные результаты показали большой потенциал макро­фагов в качестве активного бионосителя для доставки наночастиц с противоопухолевыми препаратами в гли­альные опухоли. Это новое доказательство концепции предлагает уникальные идеи клеточной терапии в соче­тании с модифицированными наночастицами.

В дополнение, полиамидоаминовый (PAMAM) дендри- мер использовали в качестве носителя для доставки антисмыслового олигонуклеотида miR-21 (as-miR-21) и 5-фторурацил (5-FU) в клеточной линии GBM чело­века U251. As-miR-21 синергировала цитотоксичность 5-FU, увеличивая апоптоз клеток U251. Более того, ми­грационная способность опухолевых клеток U251 была снижена. Таким образом, представляется, что совмест­ное использование лекарственных средств и as-miR-21 может быть эффективным методом в лечении GBM по­средством снижения экспрессии про-онкогенной miR- 21, избыточно экспрессированной в клетках GBM [30].

Визуализация распределения наночастиц

Визуализация опухолей головного мозга является важ­ной задачей начиная от ранних стадий исследований, хирургического планирования и на протяжении всего хирургического процесса до наблюдения в постопераци- онном периоде. В настоящее время во время операции применяется все больше вспомогательных методов, та­ких как интраоперационная МРТ и хирургия с флуорес­центной визуализацией, для повышения безопасности этих операций и увеличения области резекции опухо­левой ткани. Многие из этих методов часто бывают не­достаточными из-за низкой чувствительности или пло­хого разрешения операции. Применение контрастных веществ также имеет свои недостатки, так как это тре­бует многократных инъекций контрастного вещества, что может привести к дополнительной травме и увеличе­нию метаболической нагрузки пациента. Кроме того, на­личие гематоэнцефалического барьера серьезно ограни­чивает доставку большинства терапевтических агентов, таких как Dox, в ткани головного мозга [31]. Химиоте­рапевтические препараты, которые способны транспор­тироваться через ГЭБ, обычно неспособны эффективно находить опухоль для достижения нужных концентра­ций, необходимых для уничтожения опухолевых клеток без повреждения нормальной мозговой ткани. С точки зрения традиционной визуализации анатомических структур наночастицы могут исследоваться в качестве потенциальных контрастных агентов для улучшения по­лучения изображений с помощью современных методов диагностики, таких как МРТ. Одним из специфических классов наночастиц, который вызвал большой интерес в этом отношении, являются суперпарамагнитные нано­частицы оксида железа (SPIO), которые демонстрируют превосходную биосовместимость и способность к ви­зуализации [32]. Поверхности SPIO наночастиц могут быть легко модифицированы с помощью поверхностно­активных веществ и биоактивных лигандов, что допол­нительно повышает их эффективность путем: 1) более продолжительного присутствия в кровотоке; 2) ориен­тировки наночастиц на определенные целевые участки, например, ткань опухоли и 3) возможности модифици­ровать наночастицы широким спектром диагностиче­ских и терапевтических средств для терапии опухолей. Хотя МРТ имеет превосходное пространственное раз­решение, оно ограничено низкой чувствительностью. Напротив, флуоресцентная визуализация ближней ин­фракрасной области (NIRF), которая имеет высокую чувствительность, показывает относительно низкое разрешение. Индоцианиновый зеленый (ICG) пред­ставляет собой амфифильный трикарбоцианиновый краситель, проявляющий максимальное поглощение и излучение в области NIR около 780 и 810 нм соответ­ственно [33]. Это единственный органический краситель NIR, одобренный Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (USFDA) для клинических применений, он представляет собой средство с одной из самых низких токсичностей для человека. В настоящее время ICG широко исполь­зуется в так называемой индоцианиновой ангиогра­фии сосудов сетчатки в офтальмологической практике и оценке функции печени [34, 35]. Он также широко используется в нейрохирургической практике при ис­следованиях цереброваскулярных заболеваний, таких как сложные аневризмы и артериовенозные мальфор- мации (АВМ) [36]. Shen и др. в своей работе продемон­стрировали использование меченных индоцианином зе­леного суперпарамагнитных наночастиц оксида железа с ПЕГилированным фосфолипидным покрытием в ком­бинации с Dox (SPIO@DSPE-PEG/Dox/ICG) для химио­терапии и визуализации методами магнитно-резонанс­ной и флуоресцентной томографии глиальных опухолей [37]. В данном исследовании in vivo ICG-флуоресцентная визуализация в ближней инфракрасной области спек­тра, как и МРТ, были использованы для исследования нацеливания на глиальную опухоль и эффективности визуализации SPIO@DSPE-PEG/Dox/ICG наночастиц. Как показано на рисунке 2, сигналы свободной ICG первоначально наблюдались по всему телу через 2 часа после в/в инъекции, что наиболее вероятно, представляя сигналы данного красителя, накопленного в коже, под­кожной клетчатке и внутренних органах, таких как пе­чень и кишечный тракт.

Затем сигналы, зависящие от времени, показали посте­пенное уменьшение интенсивности в области опухо­ли, что указывает на то, что свободные молекулы ICG не могут нацеливаться и накапливаться в тканях гли­альной опухоли. Напротив, сигналы комбинирован­ных наночастиц с ICG были в основном локализованы в опухоли через 24 часа, в соответствии с результатами, представленными на рисунке 3.

Эти результаты, представленные данными авторами, свидетельствуют о том, что большое количество SPIO@ DSPE-PEG/Dox/ICG наночастиц эффективно проника­ло через ГЭБ и специфически накапливалось в опухоле­вой ткани, но не в других областях головного мозга. Бо­лее того, введение ПЕГилированного фосфолипидного слоя на поверхность SPIO наночастиц позволяет избе­жать распознавания клетками иммунной системы, на­пример макрофагами, и, таким образом, удаления с по­мощью РЭС печени и селезенки. Данная способность модифицированных наночастиц является результатом их повышенной гидратации и способствует более про­должительному времени присутствия в организме.

Клинические испытания

Исследования, выполненные на экспериментальных моделях с использованием лабораторных животных, подтверждают безопасность и эффективность целевых наночастиц. Существует множество противоопухоле­вых химических агентов, включая бевацизумаб, темо- золомид, доксорубицин, паклитаксел и иринотекан, которые уже находятся в клиническом применении. Некоторые одобренные USFDA химиотерапевтические нанопрепараты в настоящее время имеются в продаже [38]. Тем не менее постоянное беспокойство по поводу использования этих лекарств в их естественной форме заключается в их вероятной кумулятивной токсично­сти для здоровых клеток.

Dox является химиотерапевтическим препаратом, одо­бренным для лечения различных типов рака и одним из наиболее ценных средств против злокачественных глиом in vitro, несмотря на то что Dox обладает пони­женной эффективностью in vivo из-за его низкого про­никновения через ГЭБ. Во II фазе клинических исследо­ваний в 2001 году использовался инкапсулированный в липосомах Dox, продемонстрировавший стабилиза­цию заболевания (54 %) и переносимость в небольшой когорте из 15 пациентов с рецидивирующей GBM, где медиана общей выживаемости после лечения состави­ла 40 недель [39]. В другом клиническом исследовании, также во II фазе, использовались ПЕГилированные липосомы с Dox (PEG-Dox) у пациентов с рецидиви­рующими глиомами high-grade III-1V, где медиана об­щей выживаемости после лечения составила 74 недели [40]. В более новом исследовании использовался Tmz (другой общепринятый химиотерапевтический пре­парат) отдельно или в комбинации с PEG-Dox липосо- мами, который хорошо переносится, но, по-видимому, не добавляет значительного клинического преимуще­ства в лечении недавно диагностированной GBM [41]. SGT-53 представляет собой наноноситель, состоящий из катионизированных липосом, имеющих в своем со­ставе опухолевый супрессор р53 и демонстрирующий нацеленность на TfR. Впервые на людях были проведены исследования с солидными опухолями, не связанными с ЦНС, и сообщалось о восстановлении функции р53 с отсутствием побочных эффектов [42]. Имеются данные о том, что идет набор пациентов для II фазы клиническо­го испытания с SGT-53 в сочетании с Tmz для пациентов с рецидивирующей GBM. Предполагаемыми результа­тами являются накопление SGT-53 в опухолевой ткани с активацией апоптоза опухолевых клеток, где выживае­мость без прогрессирования составит 6 месяцев [42].

В настоящее время эффективность активно нацелен­ных наночастиц при глиальных опухолях не была оце­нена в клинических исследованиях. Например, совре­менные липосомные наночастицы были разработаны для пассивного нацеливания на опухоль и основаны главным образом на эффекте EPR. Как обсуждалось выше, доступ к ЦНС сильно ограничен ГЭБ, и в резуль­тате проникновение системно введенных наночастиц через пассивную диффузию будет довольно низким. Более того, даже если эти наночастицы смогут уверенно проникать через эндотелиоциты ГЭБ, эффект EPR вряд ли будет из-за присутствия плотного скопления астро- цитов как второго барьера и высокого осмотического давления интерстициальной жидкости, что еще больше ограничивает диффузию в ЦНС.

Заключение

Доступная на данный момент информация из иссле­дований указывает на то, что наночастицы могут быть очень полезны для доставки терапевтических средств и красителей в глиальные клетки, что открывает новые возможности в терапии и диагностике глиальных опу­холей. Наночастицы, описанные в данной работе, пред­ставляют собой стабильные, биосовместимые, обычно биоразлагаемые соединения с низкой токсичностью, которые могут быть легко модифицированы на по­верхности для возможности целевой доставки хими­опрепаратов или нуклеиновых кислот, как as-miR-21. Важно отметить, что для потенциального применения в терапии и диагностике глиом наночастица должна быть в состоянии доставить свой «груз» непосредствен­но в паренхиму головного мозга, что означает, что она должна с легкостью преодолевать ГЭБ. По этой причине разработка по модификации наночастиц, которая по­зволит эффективно преодолевать ГЭБ, является ключе­вым моментом в подходе к терапии и диагностике гли­ом. Это подразумевает, что наночастицы должны быть проверены на эффективность в доклинических иссле­дованиях на моделях животных с ксенотрансплантатом глиальной опухоли головного мозга, где присутствуют все реальные компоненты ГЭБ. Другим же моментом, конечно, является то, что сами наночастицы и химио­препараты не должны вызывать токсические эффекты по отношению к здоровым клеткам.

Подводя итог, можно сказать, что в последние годы были достигнуты определенные успехи в использовании на­ночастиц для доставки терапевтических агентов и кра­сителей для визуализации глиальных опухолей, и, хотя предстоит еще много работы, было бы разумно предпо­ложить, что в скором времени нанотехнологии внесут свой вклад в повседневную клиническую практику.