Новосибирские ученые разработали инновационный метод "маркировки" злокачественных клеток, позволяющий проводить высокоточный мониторинг эффективности перспективной CAR-T-терапии в режиме реального времени. В основе данного подхода лежит использование сверхъяркого люциферина NanoLuc, обладающего уникальными биолюминесцентными свойствами, обеспечивающими визуализацию и количественную оценку терапевтического воздействия на пораженные ткани организма.
CAR-T-терапия представляет собой современный метод лечения онкологических заболеваний, в частности гематологических опухолей, основанный на генетической модификации Т-лимфоцитов пациента. В процессе данной терапии аутологичные Т-лимфоциты модифицируются с помощью технологии CRISPR/Cas9 для экспрессии химерных антигенных рецепторов (CAR), способных специфически распознавать и уничтожать опухолевые клетки. Модифицированные клетки затем реинфузируются в организм пациента, где они выполняют функцию целевых иммунотерапевтических агентов.
Одной из ключевых задач при оценке эффективности CAR-T-терапии является мониторинг распространения злокачественных клеток в организме пациента. Традиционные методы, такие как использование модельных животных, не позволяют осуществлять количественный анализ остаточного опухолевого пула в режиме реального времени, что существенно ограничивает возможности для оптимизации терапевтических протоколов.
Группа исследователей из Института молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения РАН и Новосибирского государственного университета предложила оригинальное решение данной проблемы, разработав метод генетической модификации опухолевых клеток человека с использованием люциферина NanoLuc. Данный белок характеризуется значительно большей яркостью биолюминесценции по сравнению с аналогами, что обеспечивает высокую чувствительность и глубину проникновения сигнала.
В ходе экспериментальных исследований мыши иммунизировались люминесцентными опухолевыми клетками, экспрессирующими NanoLuc. Специальное оборудование регистрировало интенсивность биолюминесцентного сигнала, что позволяло количественно оценивать количество испущенных фотонов и визуализировать локализацию опухолевых очагов с высокой точностью. Использование рентгеновского излучения в сочетании с люминесцентной детекцией обеспечивало комплексную визуализацию анатомических структур и патологических изменений.
Разработанная методика обладает рядом существенных преимуществ перед традиционными методами флуоресцентной визуализации, такими как конфокальная микроскопия и оптическая когерентная томография. Высокая яркость и глубина проникновения люминесцентного сигнала NanoLuc позволяют детектировать даже минимальные остаточные опухолевые клетки, что критически важно для оценки эффективности CAR-T-терапии и мониторинга динамики заболевания.
Уникальные свойства белка NanoLuc, такие как стабильность и независимость генерации биолюминесцентного сигнала от метаболического состояния клеток, делают его идеальным инструментом для применения в условиях микроокружения злокачественных опухолей. Как отметил Сергей Кулемзин, заведующий лабораторией биосенсорных технологий Новосибирского государственного университета, "NanoLuc обеспечивает стабильное свечение даже в условиях гипоксии и других стрессовых факторов, что является важным преимуществом для применения в клинической практике".
Чувствительность разработанной методики позволяет детектировать биолюминесцентный сигнал от нескольких сотен опухолевых клеток, обеспечивая высокую точность измерений и минимизируя ложноположительные результаты. Это открывает новые возможности для проведения доклинических исследований и оптимизации терапевтических протоколов.
Перспективы дальнейших исследований включают создание панели светящихся клеточных линий, экспрессирующих NanoLuc, для скрининга различных вариантов CAR-T-терапии. Данная панель позволит разработать стандартизированные методы оценки эффективности терапевтических воздействий и создать универсальную шкалу для сравнительного анализа различных терапевтических стратегий.
В Новосибирске сформировалась коалиция научных и образовательных учреждений, активно участвующих в развитии CAR-T-терапии. В состав данной коалиции входят Институт молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения РАН, НИИ клинической и экспериментальной лимфологии СО РАМН, НИИ фундаментальной и клинической иммунологии СО РАМН, а также Новосибирский государственный университет. Совместная работа данных организаций направлена на создание инновационных методов диагностики и лечения онкологических заболеваний.
Сергей Кулемзин подчеркнул, что разработанная методика предоставляет уникальный инструмент для оперативного мониторинга остаточного количества злокачественных клеток в ходе экспериментов, что является важным шагом на пути к персонализированной медицине и оптимизации терапевтических стратегий. Дальнейшие исследования будут направлены на совершенствование методов CAR-T-терапии и повышение их эффективности в лечении онкологических заболеваний, пишет источник.