Тишкин Г.В., Верещагина М.С. М.С., Каитова З.С. Перспективы использования экзосом в качестве средства адресной доставки при HER2-положительном раке молочной железы. Head and neck. Russian Journal. 2022; 10 (2, Прил. 2):137-140.
Рак женской молочной железы — один из наиболее часто встречающихся типов злокачественных опухолей. Поиск новых способов лечения агрессивного HER2-позитивного рака является актуальной задачей. Одним из перспективных методов является адресная доставка лекарственных средств с помощью экзосом, связанных с каркасными белками DARPin G3.
Ключевые слова: Дарпин, DARRPin G3, экзосома, таргетная терапия, рак молочной железы, her-2 положительный рак.
Abstract: Breast cancer is one of the most common types of malignant tumors. The search for new ways to treat aggressive HER2-positive cancer is an urgent task. Targeted drug delivery using exosomes associated with DARPin G3 scaffold proteins is one of the promising methods.
Key words: DARPin, DARRPin G3, exosome, targeted therapy, breast cancer, HER2-positive cancer.
Введение. Целью нашего исследования было проведение обзора научной литературы по целесообразности использования экзосом как средства адресной доставки лекарственных средств при HER-2 положительном раке молочной железы.
Материалы и методы. Нами выполнен обзор имеющейся литературы по данной теме с 2002 по 2021 год. Использованные базы данных – MedLine и Google Scholar. Проведен сравнительный анализ имеющихся и перспективных методов лечения HER-2 положительного рака молочной железы, в том числе включающих адресную доставку и предлагаемого нового метода с использованием экзосом.
Результаты и обсуждение. Онкологические заболевания − одна из основных причин смерти в современном мире. В 2020 году зарегистрировано 19,3 млн случаев заболевания и 10,0 млн случаев смерти. Опухоли молочной железы – наиболее часто встречающийся тип и по данным на 2020 год составляет 11,7% от общего числа новых случаев появления у обоих полов [1].
Причина смерти от рака молочной железы среди женщин насчитывает 24,5% от общего числа новых случаев и 15,5% всех смертей от онкологических заболеваний [1].
В настоящий момент важное диагностическое значение для рака молочной железы имеет определение экспрессии определенных белков: рецепторов эстрогенов, рецепторов прогестерона, Ki-67 и HER2. Эти данные, наряду с размером опухоли (T), степенью дифференцировки (G) и метастазами в регионарные (N) и отдаленные (M) лимфатические узлы, позволяют типировать опухоль, и выбрать оптимальную методику лечения [2].
HER2+ опухоли молочной железы встречаются достаточно часто (15%-20%) и являются умеренно или низко дифференцированными, агрессивными, но характеризуются высоким риском рецидива и частым ранним метастазированием [3-5]. Стоит отметить, что HER2 – 2-й рецептор эпидермального фактора роста, трансмембранный белок массой 185 кДа, сверхэкспрессируется при данном подвиде рака [6]. Her2 представляет собой тирозинкиназу, передающую сигнал через пути PI3K/AKT/mTOR и Ras—Raf—MEK—ERK [7,8]. Его активация способствует увеличению размеров опухоли и повышению выживаемости, подвижности, адгезии и метастатической активности опухолевых клеток [9]. Сообщается, что HER2+/CD44+ опухолевые стволовые клетки при также обладают более агрессивным фенотипом, чем HER2-/CD44+ [10]
Современные методики борьбы с HER-2+ опухолями молочной железы включают хирургическое лечение, лучевую терапию и химеотерапию. Также используется таргетная анти-HER-2 терапия с применением антител (трастузумаб, пертузумаб) и адресная доставка лекарственного препарата с использованием адо-трастузумаба [11-13]. Несмотря на то, что данные препараты повышают эффективность лечения, выявлено, что они практически не приводят к увеличению продолжительности жизни пациентов более 5 лет [14]. Поэтому поиск новых способов терапии HER2+ рака, в том числе новых способов адресной доставки лекарственных средств, представляет особый интерес.
К перспективным средствам адресной доставки относятся наночастицы, в частности, липосомы [15,16]. Обнаружено, что они снижают системную токсичность лекарственных препаратов и способны инкапсулировать малорастворимые вещества. В то же время установлено, что наночастицы обладают негативным воздействием на организм. Они вызывают иммунный ответ и окислительный стресс [17,18]. Этих недостатков лишены экзосомы. Экзосомы – небольшие (30-150 нм) мембранные пузырьки, покрытые двухслойной фосфолипидной мембраной. Экзосомы синтезируются большинством типов клеток и играют важную роль в межклеточной коммуникации [19]. Обнаружено, что в качестве транспортера лекарственных средств они характеризуются высокой биосовместимостью, низкой иммуногенностью и не обладают цитотоксическим эффектом. Экзосомы способны преодолевать гематоэнцефалический барьер, проникать и накапливаться в объеме солидной опухоли [20].
Экзосомы и их содержимое могут попадать в клетку путем эндоцитоза [21]. Однако, в то же время, производство экзосом сопряжено с трудностями, их можно выработать только с помощью культуры эукариотических клеток, в отличие от наночастиц, которых можно создать искусственно [22,23].
Был разработан способ создания таргетных экзосом с помощью присоединения к собственному белку экзосомы LAMP2b различных нацеливающих конструкции [24,25]. Для создания аффинных к HER 2+ клеткам экзосом создан лентивирусный вектор pLEX-LAMPDARPin [26,27]. Благодаря вектору возможно присоединение к белку LAMP2b пептида DARPin G3, обладающего высоким сродством к HER2.
Дарпины – небольшие каркасные белки на основе анкириновых повторов. Они хорошо растворимы в воде, устойчивы к действию протеаз и высоких температур. Установлено, что в отличие от антител дарпины обладают низкой иммуногенностью и высокой проникающей способностью [14]. Вероятнее всего, конструкция экзосома-DARPin G3 будет обладать более низкой иммуногенностью и будет легче проникать в объем солидной опухоли, чем аналогичная конструкция с антителами или наночастицами.
Была продемонстрирована высокая тропность адресных экзосом к HER-2 положительным клеткам [28]. Установлено, что препарат, загруженный в нецелевые экзосомы, не отличается по эффективности от свободного препарата [28]. В то же время выявлено более выраженное цитотоксическое действие загруженного в целевую экзосому лекарственного средства по сравнению с нецелевыми экзосомами [18]. Вероятнее всего, это происходит за счет их избирательного накопления в HER2+ клетках. Это подтверждается тем, что цитотоксический эффект препарата в целевых экзосомах усиливается со временем [22]. Таким образом, использование целевых экзосом, вероятнее всего, будет повышать противоопухолевый эффект препарата и снижать его системное воздействие. Также установлена способность таргетных экзосом уменьшать размеры HER2+ опухоли у мышей [22].
Исходя из сказанного выше, выявлено, что адресные экзосомы способны проникать в объем опухоли, накапливаться в клетках, гиперэкспрессирующих HER-2, избирательно доставлять в них лекарственные препараты, вызывать гибель опухолевых клеток и уменьшать размер опухоли. Данная конструкция также обладает низкой иммуногенностью и токсичностью.
Эту конструкцию можно использовать при других HER-2 положительных онкологических заболеваниях. HER2+ опухоли могут встречаться при раке легкого, мочевого пузыря и толстой кишки, могут насчитывать до 30% случаев при раке пищевода, желудка, яичника, эндометрия [29,30], и до 60% случаев при остеосаркоме [31].
При использовании других нацеливающих белков доставка лекарств с помощью экзосом может быть использована при иных онкологических заболеваниях.
Также, избирательное накопление таргетных экзосом в HER-2 положительных клетках рака молочной железы можно использовать для диагностики рака с использованием ПЭТ-КТ.
Заключение. Использование адресных экзосом, связанных с DARPin G3, лучше имеющихся методов таргетной терапии HER2+ опухолей молочной железы. Возможно применение в клинической практике таргетных экзосом для диагностики и лечения HER-2 положительного рака молочной железы.
Конфликт интересов. Авторы подтверждают отсутствие конфликта интересов.