КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 21-75-10044

НазваниеРазработка комбинированного способа лечения рака молочной железы с помощью таргетной радионуклидной терапии в сочетании с иммунотерапией

РуководительЗюзин Михаил Валерьевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО", г Санкт-Петербург

Период выполнения при поддержке РНФ 07.2021 - 06.2024 

Конкурс№61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-601 - Физические воздействия в медицине

Ключевые словаНовые материалы для биомедицинских применений, золотые наночастицы, магнитные наночастицы, рак молочной железы, таргетная радионуклидная терапия, иммунотерапия.

Код ГРНТИ76.00.00

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
По данным ВОЗ онкологические заболевания по-прежнему остаются одной из основных причин смертности людей во всем мире. Наиболее распространенным видом рака с высокой метастатической активностью и третьей основной причиной смертности среди женщин является рак молочной железы (РМЖ). Стандартные подходы терапии РМЖ (хирургия, химиотерапия и др.) не всегда могут обеспечить полное удаление опухоли и зачастую сопряжены с побочными эффектами, связанными с неспецифическим действием и проявлением выраженной токсичности не только в отношении злокачественных клеток, но и здоровых тканей. Более того, существует опасность распространения опухоли по всему организму в виде циркулирующих опухолевых клеток с образованием отдаленных метастазов в таких жизненно важных органах как печень, легкие и головной мозг. Таким образом, необходимы новые подходы в лечении рака, которые повысят специфичность терапии, обеспечат стимулирование иммунного ответа организма и приведут к повышению эффективности лечения. Методы лечения в современной клинической онкологии постоянно совершенствуются. Широкое внедрение в практику онкологии комбинированного и комплексного лечения привело к существенному увеличению продолжительности жизни онкологических больных. Чаще всего для адекватного лечения РМЖ требуется выполнение инвалидизирующей операции в комбинации с лучевой терапией и иммунотерапией. Использование ионизирующего излучения, производимым радионуклидом, убивает раковые клетки путем повреждения их ДНК. Основным преимуществом такой терапии является отсутствие механизмов резистентности опухолевых клеток к ионизирующему излучению. Однако, применение лучевой терапии сопряжено с рядом побочных эффектов, связанных с неспецифическим действием и проявлением выраженной токсичности не только в отношении злокачественных клеток, но и здоровых тканей. Использование таргетной радионуклидной терапии значительно снижает побочные действия от ионизирующего излучения на здоровые ткани и органы. Выбор носителя радионуклидов, имеющего высокую специфичность к опухоли, является ключевой задачей в создании “идеального” радиофармпрепарата для терапевтических целей. Для уменьшения рисков рецидивов и стимулирования иммунного ответа организма радионуклидная терапия может применяться в комплексе с иммунотерапией. Иммунотерапия прицельно воздействует на элементы иммунной и опухолевой систем с целью снятия супрессии иммунного ответа со стороны опухоли и её уничтожения. Таким образом, настоящий проект направлен на разработку комбинированного способа лечения РМЖ с использованием таргетной радионуклидной терапии в сочетании с иммунотерапией, что является новым подходом лечения РМЖ. В случае таргетной радионуклидной терапии основной акцент будет сделан на создании и придании таргетности носителей на основе плазмонных и магнитных наночастиц с последующим их мечением диагностическими и терапевтическими радионуклидами. Данный проект имеет медицинское назначение и направлен на совершенствование методов терапии социально значимых и трудно поддающихся сейчас лечению заболеваний.

Ожидаемые результаты
Основным результатом данного проекта будет создание комбинированного способа лечения ЗНО (рака молочной железы) с использованием таргетной радионуклидной терапии в сочетании с иммунотерапией. Будут получены конкретные результаты: 1. Разработаны методики получения и модификации плазмонных и магнитных наночастиц терапевтическими и диагностическими радионуклидами. 2. Охарактеризованы полученные материалы с использованием физико-химических методов исследования, включая электронную микроскопию, элементный анализ, высокоэффективную жидкостную хроматографию, спектроскопию комбинационного рассеяния, рентгеноструктурный анализ. 3. Разработаны протоколы модификации поверхности плазмонных и магнитных наночастиц антителами к HER2 и EGFR для придания им специфичности к опухолевым клеткам (РМЖ). 4. Разработаны экспериментальные модели онкологических заболеваний (РМЖ) с использованием лабораторных животных. 5. Разработаны рекомендации по применению комбинированного способа лечения рака молочной железы с использованием таргетной радионуклидной терапии в сочетании с иммунотерапевтическими препаратами. Успешное выполнение задач проекта позволит решить ряд существующих проблем в разных сферах: • Социальной/экономической: Решение научных проблем, описанных в этом проекте, позволит разработать новые методы лечения РМЖ с помощью опухолеспецифичных радионуклид-содержащих носителей в сочетании с иммунотерапией. Результаты этого проекта могут быть использованы с целью дальнейшего проведения клинических исследований для лечения больных РМЖ с целью снизить вероятность рецидивов при лечении РМЖ и увеличить продолжительность жизни больных. • Образовательной: Разработанные подходы и технологии терапии РМЖ, а также методики получения наноносителей будут включены в курс лекций и лабораторных работ международной магистерской программы “Квантовые и гибридные материалы” на Физико-Техническом Факультете Университета ИТМО. • Научной: Результаты исследований будут опубликованы в высокорейтинговых международных рецензируемых журналах (Web of Science/Scopus), а также представлены на международных конференциях. Заявленные ожидаемые результаты являются выполнимыми, так как у руководителя проекта имеется многолетний опыт в области синтеза наноматериалов для биомедицинских применений, а плотное сотрудничество с Российским научным центром радиологии и хирургических технологий им. акад. А.М. Гранова (РНЦРХТ им. Гранова) позволит внедрить разработанные методы терапии, что в свою очередь может существенно повысить качество здравоохранения в России и увеличить процент выздоровевших пациентов.

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В 2021-2022 гг. были успешно завершены работы по первому этапу проекта, направленные на проведение экспериментов по синтезу наноносителей диагностических и терапевтических радионуклидов, их характеризацию с помощью сканирующей электронной микроскопии, загрузке терапевтических (225Ac, 177Lu) радионуклидов в носители, оценке эффективности включения радионуклидов в носители, оценке стабильности включенных радионуклидов в носителях in vitro и in vivo, модификации поверхности радионуклидов направляющими лигандами. В результате первого года реализации проекта были опубликованы 4 статьи: - E. Gerasimova et al. ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13,36737−36746. (IF= 9.229). - I. Koryakina et al. Adv. Colloid Interface Sci. 2021, 298, 102548. (IF= 12.984). - T. Karpov et al., J. Colloid Interface Sci. 2022, 608, 2571–2583. (IF= 8.128). - A. Timin et al. J. Controlled Release 2022, 344, 1–11. (IF= 9.776).

 

Публикации

1. Герасимова Е.Н., Ярошенко В.В., Тальянов П.М., Пельтек О.О., Баранов М.А., Капитанова П.В., Зуев Д.А., Тимин А.С., Зюзин М.В. Real-Time Temperature Monitoring of Photoinduced Cargo Release inside Living Cells Using Hybrid Capsules Decorated with Gold Nanoparticles and Fluorescent Nanodiamonds ACS Appl. Mater. Interfaces, 13, 36737−36746 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1021/acsami.1c05252

2. Карпов Т.Е., Муслимов А.Р., Антуганов Д.О., Постовалова А.С., Павлов Д.А., Усов Ю.В., Шатик С.В., Зюзин М.В., Тимин А.С. Impact of metallic coating on the retention of 225Ac and its daugthers within core–shell nanocarriers Journal of Colloid and Interface Science, 608 (2022) 2571–2583 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.10.187

3. Корякина И.Г., Афоничева П.К., Арабули К.В., Евстрапов А.А., Тимин А.С., Зюзин М.В. Microfluidic synthesis of optically responsive materials for nanoand biophotonics Advances in Colloid and Interface Science, 298, 102548 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1016/j.cis.2021.102548

4. Тимин А.С., Постовалова А.С., Карпов Т.Е., Антуганов Д., Букреева А.С., Ахметова Д.Р., Рогова А.С.,Муслимов А.Р., Родимова С.А., Кузнецова Д.С., Зюзин М.В. Calcium carbonate carriers for combined chemo- and radionuclide therapy of metastatic lung cancer Journal of Controlled Release, 344, 1–11 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2022.02.021

5. - Учёные научились доставлять лекарства к опухоли с помощью солей кальция Новости ННГУ, - (год публикации - )

6. - Ученые ИТМО разработали мультифункциональную систему, с помощью которой можно измерить температуру внутри клеток ITMO News, - (год публикации - )

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В 2022-2023 гг. были успешно завершены работы по второму этапу проекта, направленные на проведение экспериментов по синтезу наноносителей диагностических и терапевтических радионуклидов, их характеризацию с помощью сканирующей электронной микроскопии, загрузке терапевтических (188Re, 99mTc) радионуклидов в носители, оценке эффективности включения радионуклидов в носители, оценке стабильности включенных радионуклидов в носителях in vitro. Так же была проведена серия экспериментов по изучению взаимодействия синтезированных носителей с клетками in vitro. В результате первого года реализации проекта были опубликованы 4 статьи: 1. A. S. Postovalova et al. Preclinical studies of an automated radiolabeled microcarriers for radiosynovectomy of inflammatory joint disease, Appl. Mater. Today 2022, 29, 101571. [IF=8.663] 2. T. Karpov et al. Universal Chelator-Free Radiolabeling of Organic and Inorganic- Based Nanocarriers with Diagnostic and Therapeutic Isotopes for Internal Radiotherapy, Chem. Mater. 2022, 34, 6593−6605. [IF=10.508] 3. O. O. Peltek et al. Fluorescence-based thermometry for precise estimation of nanoparticle laser-induced heating in cancerous cells at nanoscale, Nanophotonics 2022, 11, 4323–4335. [IF=7.923] 4. O. O. Peltek et al. Development of Nanocarrier-Based Radionuclide and Photothermal Therapy in Combination with Chemotherapy in Melanoma Cancer Treatment, ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 13460−13471. [IF=10.383]

 

Публикации

1. Карпов Т., Постовалова А., Ахметова Д., Муслимов А., Елецкая Е., Зюзин М., Тимин А. Universal Chelator-Free Radiolabeling of Organic and InorganicBased Nanocarriers with Diagnostic and Therapeutic Isotopes for Internal Radiotherapy Chemistry of Materials, Том 34, Выпуск 14, Страницы 6593 - 6605 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.2c01507

2. О.О. Пельтек, Т. Е. Карпов, А. Рогова, А. Постовалова, Э. Агеев, А. Петров, Д. Антуганов, А. А. Станжевский, Д. Майстренко, Д. Зуев, А. Муслимов, А. С. Тимин, М. В. Зюзин Development of Nanocarrier-Based Radionuclide and Photothermal Therapy in Combination with Chemotherapy in Melanoma Cancer Treatment ACS Appl. Mater. Interfaces, 15, 13460−13471 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1021/acsami.2c20619

3. Пельтек А., Агеев Э., Тальянов П., Микушина Д., Епифановская О., Дубавик А., Вейко В.,Лепик К., Зуев Д., Тимин А., Зюзин М. Fluorescence-based thermometry for precise estimation of nanoparticle laser-induced heating in cancerous cells at nanoscale Nanophotonics, Том 11, Выпуск 18, Страницы 4323 - 4335 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1515/nanoph-2022-0314

4. Постовалова А., Карпов Т., Ахметова Д., Родимова С., Кузнецова Д., Антуганов Д., Сысоев Д., Муслимов А., Станжевский А., Зюзин М., Тимин А. Preclinical studies of an automated radiolabeled microcarriers for radiosynovectomy of inflammatory joint disease Applied Materials Today, Том 29, Номер статьи 1015 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.apmt.2022.101571

5. - Золотые наночастицы, инфракрасные лазеры и мыши: как в ИТМО разрабатывают новый метод терапии рака ITMO News, - (год публикации - )