Фундаментальные и прикладные исследования Института кластерной онкологии имени Л.Л. Левшина по разработке методов лечения заболеваний головы и шеи

Публикация представляет собой обзор основных результатов Института в рамках выполнения работ по государственному заданию в 2020–2021 гг. в области экспериментальной и клинической разработки новых методов лечения различных заболеваний головы и шеи. Так, в рамках государственного задания было проведено исследование, которое продемонстрировало высокую эффективность замещения де- фектов челюстей с использованием 3D-печати. Проведено исследование биомаркеров рака, полученных из микроокружения опухолевой ткани (TME), с особым вниманием к внеклеточному матриксу (ECM) и продуктам его деятельности и деградации. Изучены внеклеточные везикулы, ассоциированные с ECM, биомеханические характеристики ECM и полученные из ECM биомаркеры, прогнозирующие ответ на иммунотерапию. Показано, что использование современных систем ТГц-спектроскопии и визуализации открывает новые возможности в безметочной диагностике опухолей, терапии рака и воспалительных заболеваний. Липосомы, содержащие MANα1-2MAN-PEG-DOPE, были впервые протестированы в ка- честве наноносителя ДНК-вакцины на крупном рогатом скоте в качестве профилактического средства против инфекции бычьего герпеса-1. Предложена стратегия нацеливания на дендритные клетки, которая использует преимущества специфического рецептора, известного как DC-SIGN, с его способностью связывать α1,2-маннобиозу, которая присутствует на концах олигосахаридов в некоторых вирусах, бак- териях и других патогенах. Представлен алгоритм Digital Display Precision Predictor (DDPP), направленный на выявление транскриптомных предикторов исхода лечения. Проведена работа по изучению активации нейтрофилов как важной мишени терапии при лечении рака, и использованию нейтрофилов или везикул нейтрофильных мембран в качестве средств доставки и нацеливания лекарственных препаратов. По- казано, что наноносители на основе липидов могут открыть множество возможностей для преодоления ограничений клеточной терапии, и быть использованы для доставки соответствующих факторов роста к месту повреждения тканей и создания условий, способствующих регенерации клеток. 

Доставка терапевтических средств в ткани головного мозга является одной из важнейших проблем в ме- дицине. Отмечается перспективность использования трансферрина – белка для активации поверхности наночастиц с целью направления их в головной мозг. Проведен анализ использования полимерных ми- целл для адресной доставки противоопухолевых препаратов, генной терапии и диагностических агентов. Проанализированы преимущества дендримеров – уникальной системы доставки лекарств с эффективной загрузкой терапевтических и визуализирующих материалов. Были рассмотрены липидные наночастицы, динамические поликонъюгаты, конъюгаты GalNAc-siRNA, экзосомы и системы эритроцитов, продемонстриро- вавшие эффективную доставку миРНК в раковые клетки. Продемонстрировали высокую противоопухолевую эффективность комбинации салиномицина и паклитаксела, доставляемой липосомальным препаратом, модифицированным mAb 2C5. Проанализирована эффективность проникающих в клетку пептидов (CPP) по доставке лекарств и генов (siRNA, pDNA) к участкам опухоли для борьбы с лекарственной устойчивостью. Проведено экспериментальное изучение эффективности прямой электрической стимуляции задней перстнечерпаловидной мышцы на контролируемое открытие голосовой щели. Отмечен большой потен- циал нейростимуляции для активизации гортани человека. 

Установлена эффективность трансплантации обкладочных клеток, полученных из обонятельной выстилки носа крыс и человека, на изменение размеров посттравматических кист спинного мозга.
Определены пути и профили экспрессии ДНК при увеальной меланоме, что будет способствовать созда- нию прогностических моделей, которые могут привести к улучшению прогноза для пациентов с данным заболеванием. 

Установлено накопление метиленового синего как в различных тканях, так и в иммунных клетках, что указывает на потенциальную коррекцию иммунного ответа у больных COVID-19 и изменение в фенотипе макрофагов, которое может быть достигнуто путем дезактивации воспалительных макрофагов в тканях с использованием лазерного излучения красного спектрального диапазона. 

При проведении моделирования септопластики установлено изменение вариабельности сердечного ритма (ВСР), повышение концентрации кортикостерона в плазме крови у крыс. В результате сравнительного анализа влияния септопластики и моделирования синус-лифтинга у крыс на изменения в частотной об- ласти ВСР установлено повышение активности симпатической нервной системы и сдвиг обмена веществ под влиянием послеоперационного воспаления. 

На основании проведенных исследований установлено, что фотобиомодуляционная терапия после септопластики показывает лучшие результаты по сравнению со стандартной реабилитацией пациентов после септопластики.
Рассмотрена отдельная система стадирования рака ротоглотки, связанного с вирусом папилломы человека. Показаны преимущества трехмерного (3D) поверхностного сканирования перед ультразвуковым иссле- дованием во время предоперационного планирования, особенно в «сложных» областях лица. Получены данные о трехмерном ходе угловой артерии в пределах носогубной борозды в зависимости от возраста, пола и индекса массы тела. Предоставлены объективные доказательства антагонистического движения кожи между медиальной и латеральной средней частью лица. Функциональная граница, иденти- фицированная с помощью 3D-изображения, соответствует анатомическому расположению линии связок. При изучении связи фасциальной анатомии лба с эффективностью лечения нейромодуляторами устано- вили, что техника глубокой инъекции приводит к лучшему результату. 

Продемонстрирована эффективность лазерно-индуцированной флуоресцентной диагностики и фотоди- намической терапии с сублингвальным введением 5-АЛК больным при лечении предраковых поражений полости рта и гортани.
Ключевые слова: рак ротоглотки, увеальная меланома, биомаркеры рака, клеточная терапия, нейрости- муляция, фотобиомодуляционная терапия, септопластика, тиреоидэктомия, флуоресцентная диагностика, фотодинамическая терапия 

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Работа выполнена без спонсорской поддержки.

Institute of Cluster Oncology named after L.L. Levshin of the First Moscow State Medical University (Institute) is the assignee of the first oncological Institute in Europe – Institute named after Morozov for the Treatment of Tumors of the Imperial Moscow University. Currently, the Institute is a university experimental — clinical cluster, which conducts multilateral research in the field of biology and medicine. 

The publication is an overview of the main results of the Institute as part of the implementation of work on the state assignment in 2020–2021. In the field of experimental and clinical development of new methods for the treatment of various diseases of the head and neck.
So, within the state task, a study was conducted that demonstrated the high efficiency of replacing jaw defects using 3D printing and the feasibility of further clinical research in this direction. 

A study was made of cancer biomarkers derived from the tumor tissue microenvironment (TME), with particular attention to the extracellular matrix (ECM) and its products of activity and degradation. ECM-associated extracellular vesicles, ECM biomechanical characteristics, and ECM-derived biomarkers predictive of response to immunotherapy were studied. ECM has been shown to be a critical factor in malignant tumors. It is recommended that ECM-derived biomarkers be included in diagnostic and prognostic marker panels in the clinic. 

It is shown that the use of modern systems of THz spectroscopy and visualization opens up new possibilities in the label-free diagnosis of tumors, the treatment of cancer and inflammatory diseases. Models have been developed to fully describe the interaction of a THz wave with human brain tissues within the framework of classical electrodynamics, which is important for future research in the field of THz tumor neurodiagnosis. The need for a systematic study of various modes of THz irradiation of tissues and cells, including continuous and pulsed radiation, different powers, number and duration of exposure cycles, is emphasized. 

Liposomes containing MANα1-2MAN-PEG-DOPE were first tested as a nanocarrier DNA vaccine in cattle as a prophylactic against bovine herpes-1 (BoHV-1) infection. The proposed method increases immunogenicity and leads to long-term immunity.
A dendritic cell (DC) targeting strategy has been proposed that uses a specific receptor known as DC-SIGN with its ability to bind α1,2-mannobiase, which is present at the ends of oligosaccharides in some viruses, bacteria and other pathogens. 

The Digital Display Precision Predictor (DDPP) algorithm is presented, aimed at identifying transcriptomic predictors of treatment outcome. Transcriptomic analysis, based on comparisons between tumor and normal tissue, compared with genomic analysis alone increased the number of patients eligible for targeted therapy by about a third.
Work has been carried out to study the activation of neutrophils as an important therapeutic target in the treatment of cancer, and the use of neutrophils or neutrophil membrane vesicles as drug delivery and targeting vehicles. 

It has been shown that lipid-based nanocarriers can open up many opportunities to overcome the limitations of cell therapy and be used to deliver appropriate growth factors to the site of tissue damage and create conditions conducive to cell regeneration.
Delivery of therapeutic agents to brain tissue is one of the most important problems in medicine. The use of transferrin, a protein, is promising for activating the surface of nanoparticles in order to direct them to the brain. 

An analysis was made of the use of polymer micelles in the targeted delivery of anticancer drugs, gene therapy, and diagnostic agents.
The advantages of dendrimers, a unique drug delivery system, are analyzed: efficient loading of therapeutic and imaging materials, desired delivery, universal choice of the route of administration, monodisperse system, improved pharmacokinetic and pharmacodynamic profiling. 

Lipid nanoparticles, dynamic polyconjugates, GalNAc-siRNA conjugates, exosomes, and erythrocyte systems have been reviewed, demonstrating efficient siRNA delivery to cancer cells.
The combination of salinomycin and paclitaxel delivered by a liposomal preparation modified with mAb 2C5 has been demonstrated to have high antitumor efficacy. 

The effectiveness of cell-penetrating peptides (CPPs) in delivering drugs and genes (siRNA, pDNA) to tumor sites to combat drug resistance was analyzed.
An experimental study was made of the effectiveness of direct electrical stimulation of the posterior cricoarytenoid muscle for controlled opening of the glottis. Neurostimulation has a great potential for stimulating the human larynx. The efficiency of transplantation of parietal cells obtained from the olfactory lining of the nose of rats and humans on changing the size of post-traumatic spinal cord cysts has been established. 

The pathways and profiles of DNA expression in uveal melanoma have been determined, which will contribute to the creation of prognostic models that can lead to an improvement in the prognosis for patients with this disease. The effectiveness of cell-penetrating peptides (CPPs) in delivering drugs and genes (siRNA, pDNA) to tumor sites to combat drug resistance was analyzed. 

An experimental study was made of the effectiveness of direct electrical stimulation of the posterior cricoarytenoid muscle for controlled opening of the glottis. Neurostimulation has a great potential for stimulating the human larynx. The transplantation of ensheathing cells obtained from the olfactory lining of the nose of rats and humans was found to be effective in changing the size of post-traumatic spinal cord cysts. 

The pathways and profiles of DNA expression in uveal melanoma have been determined, which will contribute to the creation of prognostic models that can lead to an improvement in the prognosis for patients with this disease. The accumulation of methylene blue both in various tissues and in immune cells has been established, which indicates a potential correction of the immune response in patients with COVID-19 and a change in the macrophage phenotype, which can be achieved by deactivating inflammatory macrophages in tissues using red laser radiation. When modeling septoplasty, a change in heart rate variability, an increase in the concentration of corticosterone in the blood plasma in rats was established. As a result of a comparative analysis of the effect of septoplasty and modeling of sinus lift in rats on changes in the frequency domain of heart rate variability were established an increase in the activity of the sympathetic nervous system and a shift in metabolism under the influence of postoperative inflammation. 

Based on the studies, it was found that photobiomodulation therapy after septoplasty shows better results compared to the standard rehabilitation of patients after septoplasty: it helps to reduce the severity of pain and inflammatory response to surgical stress and leads to less pronounced changes in the autonomic nervous system in response to surgical stress. 

A separate staging system for oropharyngeal cancer associated with human papillomavirus is considered.
The advantages of three-dimensional (3D) surface scanning over ultrasound during preoperative planning are shown, especially in «difficult» areas of the face.
Data were obtained on the three-dimensional course of the angular artery within the nasolabial sulcus depending on age, sex and body mass index. With age, the depth and lateral distance between the arteries and sulci decreases significantly, and therefore there is no guaranteed safe place in the midface for minimally invasive procedures. The results of the study will help improve safety in minimally invasive treatments.
Provided objective evidence of antagonistic skin movement between the medial and lateral midface. The functional border, identified by the 3D image, corresponds to the anatomical location of the ligament line.
When studying the relationship of forehead fascial anatomy with the effectiveness of treatment with neuromodulators, it was found that the deep injection technique leads to a better result. 

The effectiveness of laser-induced fluorescent diagnostics and photodynamic therapy with sublingual administration of 5-ALA to patients in the treatment of precancerous lesions of the oral cavity and larynx has been demonstrated. Key words: 3D printing of a jaw implant, cancer biomarkers, THz irradiation of tissues and cells, vaccine, DC- SIGN, neutrophil activation, cell therapy, lipid-based nanocarriers, liposomes, transferrin, polymer micelles, nanopreparations, peptides, neurostimulation, parietal cell transplantation, DNA expression pathways and profiles, uveal melanoma, methylene blue, COVID-19, laser radiation, heart rate variability, photobiomodulation therapy, septoplasty, thyroidectomy, oropharyngeal cancer, HPV, 3D surface scanning, facial artery, fluorescent diagnostics, photodynamic therapy, 5-ALA 

Conflicts of interest. The authors have no conflicts of interest to declare.
Funding. There was no funding for this study

Институт кластерной онкологии им. Л.Л. Левшина Первого Московского государственного медицинского университета (Институт) является правопреемником первого онкологиче- ского института Европы – Института им. Морозовых для лече- ния опухолей Императорского Московского университета. В настоящее время Институт представляет собой университетский экспериментально-клинический кластер, в котором проводятся многосторонние исследования в различных областях биологии и медицины. 

Публикация представляет собой обзор основных результа- тов Института в рамках выполнения работ по государствен- ному заданию в 2020–2021 гг. в области экспериментальной и клинической разработки новых методов лечения различных заболеваний головы и шеи. 

Исследования в биоинженерии 

Проведено изучение последовательного замещения дефектов челюстей с помощью 3D-печати. По предварительно изготов- ленным шаблонам с помощью 3D-дизайна и прототипирования пьезохирургическим методом создали дефекты в латераль- ной области нижней челюсти баранов. Полученные способом послойного наплавления (FDM – fusingdeposition modeling) пластиковые имплантаты фиксировали титановыми винтами к телу челюсти для замещения дефекта челюсти. Через времен- ной интервал пластиковые имплантаты заместили титановы- ми имплантатами, которые получили способом селективного лазерного спекания (SLS – selective laser sintering) с использо- ванием 3D-принтера. Морфологические исследования тканей периимплантационной зоны выявили признаки остео- и фибро- остеоинтеграции. Данная работа показывает целесообразность проведения дальнейших клинических исследований по заме- щению дефектов челюстей с использованием 3D-печати [1]. 

Исследования в экспериментальной медицине 

Опухолевые биомаркеры уже доказали клиническую цен- ность и стали неотъемлемой частью лечения рака. В патогенезе рака участвует микроокружение опухолевой ткани (TME – the tumor tissue microenvironment), которое включает внеклеточ- ный матрикс (ECM – extracellular matrix,), сигнальные моле- кулы, иммунные и стромальные клетки, а также прилежащие неопухолевые ткани. Биомаркеры, полученные из ТМE, имеют множество клинических применений. Проведено исследование биомаркеров рака, полученных из TME, с особым вниманием к ECM и продуктам его деятельности и деградации, изучены внеклеточные везикулы (extracellular vesicles), ассоциированные с ECM, биомеханические характеристики ECM и полученные из ECM биомаркеры, прогнозирующие ответ на иммунотерапию. Указывается на клиническую полезность для персонализирован- ной терапии трехмерных моделей клеточных культур in vitro и ex vivo, включающих TME. Исследование показало, что ECM явля- ется критическим фактором злокачественных новообразований и биомаркеры, полученные из ECM, должны быть включены в клинической практике в диагностические и прогностические панели маркеров [2]. 

С быстрым развитием терагерцовых (ТГц) технологий появ- ляются достаточно портативные и эргономичные системы ТГц- спектроскопии и визуализации, что подталкивает исследова- тельские и инженерные усилия к применению ТГц-технологий в биологии и медицине. Высокая чувствительность ТГц-волн к содержанию и состоянию тканевой воды открывает новые возможности в таких областях, как безметочная диагности- ка злокачественных и доброкачественных новообразований различной нозологии и локализации и даже терапия рака и воспалительных заболеваний. Отражены достижения в тера- герцовой технологии и инновационные ТГц приборы и методы их применения в биологии и медицине [3]. 

Так, ТГц-технология предлагает новые возможности интра- операционной нейродиагностики. Недавно был достигнут значительный прогресс в изучении глиом головного мозга и интактных тканей, что подчеркивает потенциал ТГц-технологии в интраоперационном определении границ опухоли. Однако отсутствие физических моделей, описывающих ТГц диэлек- трическую проницаемость здоровых и патологических тканей головного мозга, сдерживает дальнейшее продвижение в этой области. В настоящей работе был проанализирован ex vivo ТГц диэлектрический отклик тканей мозга человека с использова- нием релаксационных моделей комплексной диэлектрической проницаемости. Диэлектрический отклик тканей был параметри- зован парой дебаевских релаксаторов и парой передемпфиро- ванных осцилляторов (с использованием двойной модели Дебая – DD и двойной модели передемпфированного осциллятора Лоренца – DO). Обе модели точно воспроизводят эксперимен- тальные кривые для интактных тканей и глиом. Полученные результаты хорошо согласовываются с ранее опубликованными данными, подтверждая, что вода является основной эндогенной меткой опухолей головного мозга в терагерцовом диапазоне. Разработанные модели могут быть использованы для полного описания взаимодействия ТГц-волны с тканями головного мозга человека в рамках классической электродинамики, что весьма важно для дальнейших исследований и разработок в области ТГц-нейродиагностики опухолей [4]. 

Но, несмотря на привлекательность ТГц-технологии для меди- цинской диагностики и терапии, знания о безопасных преде- лах воздействия ТГц-излучения все еще весьма ограничены. Необходимо систематически изучать различные режимы ТГц- облучения тканей и клеток, в т.ч. непрерывное и импульсное излучение, различные мощности, число и продолжительность циклов воздействия. В работе в области воздействия на клетки ТГц-излучения обобщены современные знания, которые откры- вают путь к разработке стандартов безопасности ТГц-излучения и его терапевтического применения [5]. 

Липосомы, содержащие MANα1-2MAN-PEG-DOPE, были впер- вые протестированы в качестве наноносителя ДНК-вакцины на крупном рогатом скоте в качестве профилактического сред- ства против инфекции бычьего герпеса-1 (BoHV-1). Результаты исследования демонстрируют, что нацеливание на дендритные клетки с использованием липосом, декорированных MANα1- 2MAN, может повышать иммуногенность, что приводит к дли- тельному иммунитету. Эти результаты открывают новые пер- спективы для разработки вакцин для борьбы с ринотрахеитом крупного рогатого скота [6]. 

Охарактеризовано производное α1′,2-маннобиозы, явля- ющееся ключевым в платформе нановакцин. Предложенная стратегия нацеливания на дендритные клетки (DC) использует преимущества специфического рецептора DC-SIGN, с его спо- собностью связывать α1,2-маннобиозу, которая присутствует на концах олигосахаридов в некоторых вирусах, бактериях и других патогенах. Показано особенное нацеливание специфи- ческого рецептора, известного как DC-SIGN, декорированных мицелл, инкубированных с клеточной линией Raji/DC-SIGN, и поглощение целевых липосом, которое имело место в DC человека, крупного рогатого скота, мышей и костистых рыб in vitro. Результаты работы открывают возможность исполь- зования этой наноплатформы для разработки новых вакцин для человека [7]. 

Расширяющееся применение таргетной терапии требует разработки комбинаторных биомаркеров для стратификации пациентов и выбора метода лечения. Это требует одновремен- ного исследования нескольких генов, чтобы учесть сложность механизмов, которые управляют чувствительностью к лекарст- вам и предсказывают клинические исходы. Представленный в исследовании алгоритм DDPP (Digital Display Precision Predictor) направлен на выявление транскриптомных предикторов исхода лечения. Продемонстрировано соответствие между наблюдае- мой и прогнозируемой DDPP и выживаемостью без прогресси- рования (r=0,9; p=0,015) для пациентов, получавших эвероли- мус. DDPP предлагает возможность изменить выбор лечения пациентов с помощью независимого от опухоли и лечения предиктора исходов терапии (длительность выживаемости без прогрессирования). Исследование показало, что транскриптом- ный анализ, основанный на сравнении опухоли и нормальной ткани, осуществим и по сравнению с одним геномным анализом увеличил примерно на треть число пациентов, которым можно подобрать таргетную терапию [8]. 

Активация нейтрофилов необходима для защиты от микроб- ной инфекции. Это свойство может быть использовано в каче- стве режима терапии для лечения рака. Нейтрофилы имеют противоречивые двойные функции при раке как промотора или ингибитора опухоли. Доставка лекарств на основе нейтрофилов привлекла повышенное внимание в доклинических моделях. В исследовании указывается на различные компоненты нейтро- филов, противоречивую функцию нейтрофилов и активацию нейтрофилов как важной мишени терапии для лечения рака, а также использование нейтрофилов или везикул нейтрофильных мембран в качестве средств доставки и нацеливания лекарст- венных препаратов [9]. 

В настоящее время регенеративная медицина основана в основном на тканевой инженерии и терапии стволовыми клет- ками. Хотя стволовые клетки можно получить, но использовать их в лечебных целях путем пересадки подготовленных кле- ток невозможно. Клетки и другие клеточные методы лечения не являются полностью эффективными, если не может быть создана среда, способствующая их пролиферации и диффе- ренцировке. Остается потребность в разработке стратегий, кото- рые могут обеспечить контроль окружающей среды, таких как системы доставки. Разработка этих стратегий должна внести существенный вклад в развитие регенеративных технологий. Использование стволовых клеток и растворимых факторов, доставляемых специфическими носителями, может в будущем расширить клиническое применение регенеративной медицины. Наноносители на основе липидов могут открыть множество возможностей для преодоления ограничений клеточной терапии. Они могут предоставить более доступные и масштабируемые технологии в области регенеративной медицины. Системы нано- носителей могут быть использованы для доставки соответству- ющих факторов роста к месту повреждения и создания условий, способствующих регенерации клеток. У регенеративной медици- ны есть потенциал для того, чтобы превратиться из реактивной деятельности в профилактическую и восстановительную. После оценки плюсов и минусов систем доставки на основе липидов и клеточной терапии комбинированный подход может лучше способствовать регенерации в месте повреждения [10]. 

Доставка терапевтических средств в ткани головного мозга является одной из основных проблем в невропатологии. За последние 2 десятилетия были разработаны различные сис- темы доставки лекарственных средств для нацеливания на компоненты гематоэнцефалического барьера, включая рецеп- тор трансферрина, трансмембранный гликопротеин, высоко экспрессируемый в эндотелии головного мозга. Перспективно использование трансферрина – белка для активации поверхно- сти наночастиц с целью направления их поглощения в головной мозг. Молекула связана амидным линкером с пегилированным липидом, обычно используемым при получении липидных нано- частиц, мицелл и липосом [11]. 

Полимерные мицеллы как система доставки лекарственных и диагностических агентов предлагает значительные преи- мущества, такие как биосовместимость, высокая эффектив- ность загрузки, растворимость в воде, хорошая стабильность в биологических жидкостях, и это – лишь некоторые из них. Многофункциональная полимерная мицеллярная структура предлагает дополнительную возможность адаптировать свою поверхность в соответствии с клиническими потребностями. В работе представлены материалы, в которых полимерные мицел- лы используются при адресной доставке противоопухолевых препаратов, генной терапии и диагностических агентов [12]. 

Основным недостатком, присущим большинству противоопу- холевых препаратов, является отсутствие у них противоопухоле- вой селективности. Нанопрепараты для лечения рака, вводимые внутривенно, не выводятся почками, не могут проникать через плотные эндотелиальные соединения нормальных кровеносных сосудов и остаются на высоком уровне в плазме. Со временем концентрация нанопрепаратов в опухолях нарастает за счет эффекта ЭПР (эффект повышенной проницаемости и удер- живания), достигая содержания в несколько раз выше, чем в плазме из-за отсутствия лимфодренажа. Рассмотрены успехи и перспективы нацеливания на опухоль с помощью эффекта ЭПР для лечения рака [13]. 

Дендримеры составляют особую группу макромолекул, кото- рые сочетают в себе структурные свойства как одиночных моле- кул, так и длинных расширенных полимеров. Трехмерная форма дендримеров и широкие возможности использования дополни- тельных субстратов для их построения создают поливалентный потенциал и широкие возможности для медицинских целей. В исследовании акцентируются преимущества этой уникальной системы доставки лекарств, а именно: эффективная загрузка терапевтических и визуализирующих материалов, заданная желаемая доставка, универсальный выбор пути введения, монодисперсная система, улучшенное фармакокинетическое и фармакодинамическое профилирование [14]. 

РНК-интерференция (РНКи) представляет собой многоо- бещающий терапевтический метод, использующий молекулы малых интерферирующих РНК (миРНК) для лечения рака. Хотя метод РНКи все чаще используется для клинических испыта- ний, системная доставка миРНК в клетки-мишени еще остается сложной задачей. Барьеры, препятствующие доставке терапев- тических средств на основе миРНК и влияющие на результат лечения, должны быть преодолены в направлении уменьшения системной токсичности. Липидные наночастицы, динамические поликонъюгаты, конъюгаты GalNAc-siRNA, экзосомы и системы эритроцитов продемонстрировали потенциал для эффективной доставки миРНК в раковые клетки [15]. 

Проведено исследование по разработке иммунолипосомы, модифицированной моноклональным канцер-специфическим антителом (мАb) 2C5 и загруженной комбинацией двух химио- терапевтических препаратов для одновременного нацеливания на объемные раковые клетки с использованием паклитаксела и раковые стволовые клетки (CSCs) с использованием сали- номицина с целью предотвращения прогрессирования рака и метастазирования. Клетки рака молочной железы (MDA-MB-231 и/или SK-BR-3) были выбраны в качестве моделей для всех испытаний in vitro. Были приготовлены и физически охаракте- ризованы липосомы, состоящие из природных фосфолипидов, совместно загруженные с салиномицином и паклитакселом. Результаты исследования продемонстрировали при лечении рака повышенную терапевтическую эффективность комбинации салиномицина и паклитаксела, доставляемой липосомальным препаратом, модифицированным mAb 2C5 [16]. 

Биологические барьеры препятствуют эффективной доставке лекарств и генов в целевые участки. Проникающий в клетку пептид (CPP) обладает способностью быстро интернализовать- ся через биологические мембраны. CPP оказался эффектив- ным для доставки различных химиотерапевтических агентов, используемых при лечении рака. CPP может усиливать доставку лекарств к целевому участку в сочетании с пептидами, нацелен- ными на опухоль. CPP может быть связан с различными груза- ми, такими как наночастицы, мицеллы и липосомы, для доставки лекарств и генов в раковую клетку. В исследовании отмечается важность дальнейших исследований по опосредованной CPP доставке лекарств и генов (siRNA, pDNA) к участкам опухоли для борьбы с лекарственной устойчивостью [17]. 

В последнее время электрическая стимуляция парализован- ной мышцы как потенциальная терапия для восстановления функции денервированной мышечной системы обсуждалась как инновационный метод лечения пациентов с параличом гор- тани. Проведено экспериментальное изучение эффективности прямой электрической стимуляции задней перстнечерпало- видной мышцы на контролируемое открытие голосовой щели. Разработана новая система инструментов для контролируемой стимуляции гортанного нерва. В результате электростимуляции с приложенным током в диапазоне 0,1–3 мА и длительностью импульса 1 и 10 мс наблюдали управляемое открытие щелей голосовой щели обеих задних перстнечерпаловидных мышц, а затем сокращение обеих мышц. Проведенные исследования указывают на большой потенциал нового нейростимулятора для стимуляции гортани человека [18]. 

Исследовано влияние трансплантации обкладочных клеток, полученных из обонятельной выстилки носа крыс и человека, на изменение размеров посттравматических кист спинного мозга. С помощью магнитно-резонансной томографии было показано, что трансплантация этих клеток в экспериментальные посттравматические кисты приводит к достоверному уменьше- нию их размеров, а также полному исчезновению у подопытных крыс. Полученные данные могут свидетельствовать о регене- ративных процессах в результате трансплантации обкладочных клеток. Перспектива дальнейших исследований в этой области заключается в изучении этих механизмов регенерации спинного мозга [19]. 

Увеальная меланома (УМ) является наиболее распространен- ной внутриглазной опухолью у взрослых и вызывается мно- жественными молекулярными аномалиями. Наиболее частые мутации в GNAQ и GNA11 считаются основными движущими факторами УМ. Из-за участия GPCR во множественных молекулярных сигнальных путях в работе исследованы различные последующие эффекты, которые могут вызывать такие мутации. Описаны потенциальные эффекты хромосомных аномалий и то, как потеря или увеличение определенных участков может улуч- шить или ухудшить прогноз. Точно определены потенциальные терапевтические мишени, которые можно было бы использо- вать для успешного лечения пациентов с УМ. Основываясь на понимании вышеупомянутых путей и профилей экспрессии ДНК при УМ, можно создать прогностические модели, которые могут привести к улучшению прогноза для пациентов с УМ [20]. 

Новые исследования c метиленовым синим (МС) показывают, что он может быть эффективным противовирусным препаратом как часть лечения COVID-19. Согласно результатам исследований, МC имеет потенциал как прямой противовирусный препарат для профилактики и лечения COVID-19 на первых этапах заболева- ния. Но накопление МC в различных тканях, а также иммунных клетках, не было ранее изучено. В ходе исследований были полу- чены спектральные данные о распределении интерстициального распределения введенного препарата в эндотелиальных тканях примата. Данные о распределении MC, полученные путем спек- троскопического измерения при макро- и микроуровне во время перорального введения гамадрилу, демонстрируют, что МC нака- пливается в слизистых оболочках желудочно-кишечного тракта и тканях дыхательной, сердечно-сосудистой, иммунной и нерв- ной систем. Обнаружено, что МC присутствовал в значительных концентрациях в легочных и мозговых миелоидных клетках, что делает его потенциально полезным для защиты от аутоиммунного ответа (цитокинового шторма) и в качестве инструмента для коррекции функционального состояния иммунокомпетентных клеток во время лазерного облучения. Поскольку цитокиновый шторм начинается с моноцитарных клеток во время клеточных повреждений SARS-COV-2, и, поскольку, связанные с опухолью макрофаги могут значительно изменять метаболизм опухоли, накопление МC в этих клетках указывает на то, что коррекция иммунного ответа у больных COVID-19 и изменение в фенотипе макрофагов может быть достигнуто путем дезактивации воспали- тельных макрофагов в тканях с МC с использованием лазерного излучения красного спектрального диапазона [21]. 

Изучали изменения ВСР на фоне изменения концентрации кортикостерона в плазме крови у крыс линии Вистар после хирургической травматизации перегородки носа. Исследование показало, что при проведении моделирования септопластики происходит изменение ВСР, повышение концентрации кор- тикостерона в плазме крови у крыс с максимумом во время хирургического вмешательства и через 1 сутки. «Плато» же формируется в период 2–4 послеоперационных дней, что сов- падает с изменениями ВСР [22]. 

Изучали и проводили сравнительный анализ влияния септо- пластики и моделирования синус-лифтинга у крыс на изменения в частотной области ВСР. В раннем послеоперационном периоде низкочастотный компонент увеличивается, а высокочастотный снижается. Также увеличивается низкочастотный диапазон. Это свидетельствует о повышении активности симпатической нервной системы и сдвиге обмена веществ под влиянием после- операционного воспаления [23]. 

Исследования в области клинической медицины 

Результаты представленных экспериментальных исследо- ваний послужили основой для продолжения работ в данном направлении в клинической медицине. Так, было проведено изучение эффективности фотобиомодуляционной терапии для минимизации острого болевого синдрома в раннем постопера- ционном периоде у пациентов после проведения септопластики. В исследование были включены 2 группы по 31 пациенту: в 1-й группе была проведена септопластика со стандартным ведением послеоперационного периода, во 2-й группе к стандартным мероприятиям послеоперационного периода добавляли фото- биомодуляционную терапию. В обеих группах оценивали ВСР и болевой синдром после септопластики. Исследование показало, что при проведении фотобиомодуляционной терапии после септопластики отмечены лучшие результаты по сравнению со стандартной реабилитацией пациентов после септопластики. Полученные данные диктуют необходимость дальнейшей разра- ботки протоколов реабилитации пациентов после септопластики [24]. Применение фотобиомодуляционной терапии после сеп- топластики на фоне тампонады носа способствует уменьшению выраженности болевого синдрома и воспалительной реакции на хирургический стресс и, как следствие, приводит к менее выраженным изменениям вегетативной нервной системы в ответ на хирургический стресс [25]. 

С учетом данных литературы, касающихся показаний к выбору тактики лечения карцином щитовидной железы низкого риска, провели изучение критериев включения и исключения, исполь- зуемых для выбора пациентов с карциномами низкого риска, при выборе тех или иных подходов к лечению. Критериями включения, о которых сообщается чаще всего, были диаметр узла и гистопатологическое подтверждение типа опухоли. Наиболее частыми исключениями были метастазы в лимфа- тические узлы и экстратиреоидное распространение опухоли. Критерии включения и исключения существенно различались в зависимости от анализируемого терапевтического подхода. Хотя с осторожностью можно рассматривать и альтернативные терапевтические подходы при лечении карцином низкого риска, тем не менее в настоящее время открытая тиреоидэктомия остается стандартным методом лечения, с которым необходимо сравнивать все другие подходы [26]. 

За последние 2 десятилетия было обнаружено, что все большее число случаев рака ротоглотки связано с вирусом папилломы человека (ВПЧ). Эти опухоли представляют собой биологически обособленное образование с лучшим прогнозом и отличным ответом на терапию. В связи с этим для опухолей ротоглотки, связанных с ВПЧ, рассматривается отдельная сис- тема стадирования [27]. 

Хирургия лицевого лоскута в значительной степени зависит от тщательного предоперационного планирования и точного хирур- гического выполнения. Большие возможности для повышения размерной точности перенесенных лицевых лоскутов открыва- ют методы ультразвукового исследования и трехмерного (3D) сканирования поверхности. Провели исследование, направлен- ное на сравнение различных методов измерения расстояний в области лица и на то, где их можно надежно использовать. Измерения расстояний с помощью 3D-сканирования поверх- ности показали более точные расстояния, чем ультразвуковые измерения. Трехмерное поверхностное сканирование показало явные преимущества особенно в «сложных» областях лица (в области глабеллы и губно-подбородочной борозде) [28]. 

Из-за артериальной сосудистой сети носогубная борозда является одной из наиболее сложных областей лица при попыт- ке уменьшить признаки старения лица. В проведенном иссле- довании были получены данные о трехмерном ходе угловой артерии в пределах носогубной борозды в зависимости от воз- раста, пола и индекса массы тела для повышения безопасности при минимально инвазивных методах лечения. Двусторонние многоплоскостные измерения были основаны на компьютерной томографии (КТ) черепа с контрастным усилением. Анализ полученных результатов показал, что в отличие от современ- ных представлений угловая артерия располагается не строго подкожно по отношению к носогубной борозде, а на различной глубине и в 100% исследованных случаев – латеральнее носо- губной борозды. С возрастом глубина и латеральное расстояние между артериями и бороздами значительно уменьшаются, что подчеркивает необходимость особой осторожности при осу- ществлении инъекций в этом месте [29]. 

Проведенные к настоящему времени анатомические исследо- вания предоставили ценную информацию о двухмерном ходе углового сегмента лицевой артерии в средней части лица и его артериальных соединениях. Третье измерение (т.е. глубина артерии) охарактеризовано не столь хорошо. В проведенном исследовании описали трехмерный путь углового сегмента лицевой артерии и его связи с мимическими мышцами лица. Двустороннее расположение и глубина срединно-лицевого сег- мента лицевой артерии были измерены с использованием мно- гоплоскостного анализа КТ-изображений, полученных при КТ черепа с контрастным веществом. Представленные результаты показали высокую вариабельность течения углового сегмента лицевой артерии. Были идентифицированы различные арте- риальные пути, что свидетельствует о том, что в средней части лица нет гарантированно безопасного места для минимально инвазивных процедур [30]. 

Наше понимание функциональной анатомии лица постоянно улучшается. Но на сегодняшний день неясно, имеет ли анатоми- ческое расположение линии связок какое-либо функциональное значение во время нормальных движений лица, таких как улыб- ка. В исследовании стремились определить различия в движени- ях лица между медиальной и латеральной частями средней части лица с помощью анализа смещения вектора кожи, полученного на основе трехмерной (3D) визуализации, а также выяснить, имеет ли линия связок как структурное, так и функциональное значение в этих движениях. Были сделаны 3D-изображения лиц добровольцев в покое и во время улыбки (тип Дюшенна). На основе полученных трехмерных изображений был проведен анализ смещения вектора кожи. Результаты исследования пре- доставляют объективные доказательства антагонистического движения кожи между медиальной и латеральной средней частью лица. Функциональная граница, идентифицированная с помощью 3D-изображения, соответствует анатомическому расположению линии связок [31]. 

К настоящему моменту описаны различия в эффективности лечения нейромодуляторами горизонтальных морщин на лбу в зависимости от глубины введения продукта. Однако знания в отношении фасциальной анатомии лба все еще остаются неполными. В исследовании изучали связь фасциальной ана- томии лба с эффективностью лечения нейромодуляторами. При проведении клинического проспективного интервенционного исследования оценивали эффективность инъекций при лечении горизонтальных морщин лба. При этом инъекции выполняли неодинаково на разных сторонах лица: в одну сторону лба вво- дили поверхностно, помещая продукт в поверхностный жировой слой, тогда как в контралатеральную сторону вводили глубо- ко, ориентируясь на наднадкостничную плоскость (случайный выбор). Установлено, что техника глубокой инъекции приводит к лучшему результату. Исследование показывает, что углубленные анатомические знания могут улучшить результаты эстетических вмешательств, в данном случае лечения горизонтальных мор- щин лба с помощью нейромодуляторов [32]. 

Разработана и апробирована методика сублингвального вве- дения 5-аминолевулиновой кислоты (5-АЛК) больным, а также проведена оценка ее эффективности при проведении флуо- ресцентной диагностики (ФД) и фотодинамической терапии (ФДТ) новообразований полости рта и гортани. Флуоресцентная диагностика показала высокое накопление протопорфирина IX, вызванное сублингвальным введением 5-АЛК больным до ФДТ, и фотообесцвечивание протопорфирина IX (PpIX) в пато- логически измененных тканях после ФДТ. Глюкоза, вводимая подъязычно, поддерживает активный транспорт 5-АЛК в клетки. Она увеличивает накопление PpIX в клетках, тем самым повы- шая эффективность ФД и ФДТ. Проведенное исследование и полученные результаты продемонстрировали возможность и эффективность лазерно-индуцированной ФД и ФДТ с сублин- гвальным введением 5-АЛК больным при лечении предраковых поражений полости рта и гортани. Это позволяет устранить угрозу малигнизации этих заболеваний и предотвратить необ- ходимость оперативного лечения [33]. 

Заключение 

Таким образом, приведенные результаты исследований при выполнении государственного задания в 2020–2021 гг. и составляющие основную часть научной деятельности Института кластерной онкологии им. Л.Л. Левшина Первого Московского государственного медицинского университета продемонстрировали высокий методический и организационный уровень проведения биомедицинских исследований, использование которых позволяет решать широкий спектр задач в области экспериментальной и клинической разработки новых методов лечения различных заболеваний головы и шеи. 

Представленные результаты свидетельствуют о высокой актуальности выбранных направлений исследований, имеющих не только научную новизну, но главное, практическую значимость. Они свидетельствуют об эффективности использования синтеза фундаментальных и прикладных исследований для разработки новых медицинских технологий и внедрения их в медицинскую практику. Продолжение научных исследований Института кла- стерной онкологии им. Л.Л. Левшина в области биомедицинских исследований, без сомнения, будет способствовать укреплению национальной безопасности в сфере отечественного здравоохранения и здоровья граждан Российской Федерации. 

Скачать статью в PDF