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 проекта 25-45-02056
НазваниеРадиокаталитически активные нанозимы для повышения эффективности лучевой терапии опухолей
Руководитель Попов Антон Леонидович, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук , Московская обл
Конкурс №113 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами»
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-603 - Рентгенология, радиационная медицина, медицинская визуализация
Ключевые слова нанозим, сенсибилизация, гипоксия, наночастицы, радиотерапия опухолей, оксид церия, радиация, протонный пучок, адронная терапия
Код ГРНТИ76.00.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Онкологические заболевания - одна из ведущих причин смертности в мире [https://gco.iarc.fr/today/]. Несмотря на значительный прогресс в понимании причин, лечении и профилактике онкологических заболеваний, они до сих пор остаются второй основной причиной смертности в мире [https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/cancer]. Основным методом лечения онкологических заболеваний, применяемых отдельно или и в сочетании с другими видами терапии, является лучевая терапия (радиотерапия). Методы лучевой терапии активно развиваются, и сегодня наиболее высокотехнологичным и наиболее перспективным способом является радиотерапия с использованием высокоэнергетических пучков частиц. Несмотря на эти технические достижения, токсичность радиации для совместно облученных соседних нормальных тканей по-прежнему определяет и ограничивает максимальную дозу, которая может быть применена к опухоли, и является наиболее критическим ограничением современной лучевой терапии. Одним из наиболее перспективных подходов в повышении эффективности радиотерапии является использование селективных радиосенсибилизаторов - веществ, способных эффективно накапливаться в опухолевой ткани и, взаимодействуя с излучением, индуцировать повреждение ДНК и окислительный стресс, что дает возможность повысить эффективность лечения.
В рамках настоящего проекта запланированы дизайн, синтез, функционализация и исследование новых биосовместимых радиокаталитически-активных нанотераностиков на основе соединений церия, марганца и гафния, обладающих выраженными радиосенсибилизирующими свойствами, за счет эффективного их накопления в опухолевых клетках и выраженной радиационно-индуцированной генерацией активных форм кислорода (АФК). Запланированные в проекте исследования позволят закрыть пробелы в знаниях о механизмах радиокаталитической активности нанотераностиков, что позволит обеспечить рациональное проектирование свойств наночастиц и их функционализации на этапе синтеза с учетом условий облучения (протоны или фотоны, энергия пучка и т.д.). Запланированные в проекте исследования на моделях in vitro и in vivo позволят раскрыть молекулярные механизмы биологической активности синтезированных нанотераностиков в условиях облучения, что позволит обеспечить значительный прорыв в развитии отечественных бинарных технологий радиотерапии. Решение данной задачи позволит повысить эффективность лечения радиорезистентных злокачественных опухолей с использованием высокотехнологического оборудования отечественного производства, а также заложит основы для создания первого отечественного тераностического агента- нанорадиосенсибилизатора.
Заявленный проект в полной мере соответствует пункту 20В Стратегии НТР РФ до 2030 г. «Переход к персонализированной медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения, в том числе за счет рационального применения лекарственных препаратов (прежде всего антибактериальных)", реализация которого позволит обеспечить технологический рывок путем использования бинарных технологий в радиотерапии и повышении ее эффективности в лечении опухолей и паллиативной помощи онкобольным.
Ожидаемые результаты
При выполнении проекта будут получены следующие основные результаты:
1. Будут разработаны новые оригинальные методики синтеза нанозимов-радиосенсибилизаторов на основе церия, марганца и гафния и проведен комплексный анализ физико-химических свойств материалов взаимодополняющими физико-химическими методами (ПЭМ, РЭМ, РСМА, РФА, КР, ИК, ДРС и др.). Подобраны оптимальные условия синтеза, обеспечивающие максимальный выход реакции. (Китайская сторона)
3. Будут разработаны методы получения агрегативно устойчивых золей нанозимов-радиосенсибилизаторов на основе на основе церия, марганца и гафния с использованием биосовместимых стабилизаторов и функционализирующих лигандов. Определены динамические характеристики коллоидной стабильности золей в биологических средах. (Китайская сторона)
3. Будет разработана система эффективной таргетной внутриклеточной доставки нанозимов-радиосенсибилизаторов на основе функционализации нанозимов фолиевой кислотой и проведен комплексный анализ их физико-химических свойств. (Китайская сторона)
4. Будут получены данные о радиокаталитической активности нанорадиосенсибилизаторов в водных суспензиях после облучения. Будет проведен сравнительный анализ редокс-активности наноматериалов (генерация активных форм кислорода) и исследован вклад микроокружения и ионной силы в каталитическую активность. (Российская сторона)
5. Будут получены данные об эффективности эндоцитоза нанозимов- радиосенсибилизаторов опухолевыми и нормальными клетками (2D и 3D модель), их внутриклеточной локализации и их процессинга. (Российская сторона)
6. Будет получены данные о биосовместимости, цито- и генотоксичности полученных нанозимов- радиосенсибилизаторов на различных типах клеточных культур (нормальные и опухолевые). Экспресс-скрининг позволит провести селекцию оптимальных методик получения и стабилизации нанозимов с целью отбора перспективных кандидатов для их последующего исследования в условиях облучения в системах in vitro и in vivo. (Российская сторона)
7. Будут исследованы молекулярные механизмы биологической активности и радиосенсибилизирующего действия нанозимов- радиосенсибилизаторов в системе in vitro в нормальных и опухолевых клетках (анализ выживаемости, клоногенной активности, редокс-статуса, повреждения ДНК и тд), что позволит отобрать наиболее перспективные вещества-кандидаты для исследования на 3D клеточных сфероидах. (Российская сторона)
8. Будут исследованы молекулярные механизмы биологической активности и радиосенсибилизирующего действия нанозимов- радиосенсибилизаторов в системе in vitro, сформированных из опухолевых клеток (анализ выживаемости, миграционной активности из облученного сфероида, размера сфероида, клоногенной активности и редокс-статуса клеток в сфероиде, повреждения ДНК и тд). Полученные данные позволят выявить наиболее безопасные и эффективные нанорадиосенсибилизаторы для дальнейших исследований в модели in vivo. (Российская сторона)
9. Будут получены данные о радиосенсибилизирущем действии наиболее эффективных нанозимов- радиосенсибилизаторов в опухолевой модели на животных in vivo, включая анализ динамики роста опухоли с помощью биовизуализации in vivo и последующий детальный гистопатологический/иммуноцитохимический анализ. (Российская сторона)
10. Будут получены данные об острой токсичности наиболее перспективных нанозимов- радиосенсибилизаторов с использованием линейных мышей при их внутривенном и внутрибрюшинном введении. (Российская сторона)
Запланированные в рамках проекта работы, направленные на разработку новых методов получения функциональных нанозимов-радиосенсибилизаторов, а также комплексный анализ физико-химических характеристик и биологической активности in vitro и in vivo, в том числе в условиях воздействия на них ионизирующего излучения, находятся на передовом крае исследований в данной научной области. Предложенная нами концепция использования в качестве основы для создаваемых нанозимов-радиосенсибилизаторов каталитически-активных наноматериалов является оригинальной. Целенаправленный отбор оптимальных условий синтеза и функционализации радиокаталитически активных агентов на основе церия, марганца и гафния для целей фотонной и адронной радиотерапии планируется впервые в мировой научной практике.
Заявленные исследования позволят выявить роль стабилизирующих лигандов и размерного фактора на радиокаталитическую активность нанозимов-радиосенсибилизаторов, а также эффективность их накопления в раковых клетках и их радиосенсибилизирующие свойства in vitro и in vivo. Выполнение заявленных в проекте исследований имеет большое значение для улучшения качества жизни населения, что обусловлено перспективами создания нового класса нанорадиосенсибилизаторов для бинарных технологий радиотерапии онкологических заболеваний. Повышение эффективности радиотерапии и расширение возможности ее применения способно обеспечить значительное увеличение продолжительности и качества жизни пациентов. На основании результатов научных работ по проекту планируется создать технологии синтеза и функционализации нанорадиосенсибилизаторов, а также провести ряд необходимых доклинических исследований, что позволит максимально приблизить их к внедрению в клиническую практику.