Аннотация
Введение. Нанотехнологии представляют собой инновационное направление в разработке противоопухолевых препаратов, при помощи которого создаются эффективные системы доставки лекарств с улучшенными терапевтическими свойствами. Цель исследования. Анализ основных типов наночастиц, применяемых в онкологии, оценка их клинической эффективности и определение перспективные направления развития нанотехнологий в противоопухолевой терапии. Материал и методы. Проведен анализ современных научных публикаций, посвященных разработке и применению различных типов наночастиц в онкологии, включая данные клинических исследований и одобренных препаратов. Результаты. Рассмотрены физико-химические свойства и терапевтический потенциал липосомальных, полимерных и металлических наночастиц. Представлен анализ клинически одобренных нанопрепаратов и перспективных разработок. Обсуждены этические и регуляторные аспекты применения нанотехнологий в онкологии. Заключение. Нанотехнологии демонстрируют значительный потенциал в улучшении эффективности противоопухолевой терапии. Развитие «умных» наноматериалов, интеграция с CRISPR-технологиями и создание мультифункциональных наносистем представляют наиболее перспективные направления исследований.
Ключевые слова
Авторы и аффилиации
П.В. Селивёрстов(1), М.А. Ананян(2), С.Д. Марченко(3), М.Р. Степанов(2),
Е.А. Вознесенская(3), К.В. Ильина(4), К.Ю. Ляпустин(5)
1-ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» МО РФ,
Российская Федерация, 194044, Санкт-Петербург, ул. Лебедева, 6;
2-ООО «Продвинутые технологии»,
Российская Федерация, 119334, Москва, ул. Бардина, д. 4, стр. 23;
3-ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет),
Российская Федерация, 119991, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2;
4-ФГБОУ ВО Тверской ГМУ Минздрава России,
Российская Федерация, 170100, Тверь, ул. Советская д. 4;
5-ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»,
Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7–9
Литература
Селивёрстов П.В., Бакшеева А.Д., Корецкая П.С., Абдусаттаров И.З. Использование нанотехнологий при создании таргетных препаратов для лечения онкологических заболеваний. Молекулярная медицина. 2024; 22 (6): 40–51. https://doi.org/10.29296/24999490-2024-06-05. [Seliverstov P.V., Baksheeva A.D., Koretskaya P.S., Abdusattarov I.Z. Use of nanotechnology in the creation of targeted drugs for the treatment of oncological diseases. Molekulyarnaya meditsina. 2024; 22 (6): 40–51. https://doi.org/10.29296/24999490-2024-06-05 (in Russian)].
Bangham A.D., Standish M.M., Watkins J.C. Diffusion of univalent ions across the lamellae of swollen phospholipids. J. Mol. Biol. 1965; 13 (1): 238–52. https://doi.org/10.1016/S0022-2836(65)80093-6.
Горбик В.С., Шпрах З.С., Козлова Ж.М., Салова В.Г. Липосомы как система таргетной доставки лекарственных средств (обзор). Российский биотерапевтический журнал. 2021;20 (1): 33–41. https://doi.org/10.17650/1726-9784-2021-20-1-33-41. [Gorbik V.S., Shprakh Z.S., Kozlova Z.M., Salova V.G. Liposomes as a targeted delivery system of drugs (review). Russian J. of Biotherapy. 2021; 20 (1): 33–41. https://doi.org/10.17650/1726-9784-2021-20-1-33-41 (in Russian)].
Барышников А.Ю. Наноструктурированные липосомальные системы как средство доставки противоопухолевых препаратов. Вестник РАМН. 2012; 3: 23–31. Baryshnikov A. Yu. Nanostructured liposomal systems as a means of delivering antitumor drugs. Bulletin of the Russian Academy of Medical Sciences. 2012; 3: 23–31 (in Russian)].
Колтаков И.А., Шилова Е.В., Бражникова А.Н., Артюхов В.Г. Создание липосом из соевого лецитина для доставки лекарственных препаратов. Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2022; 1: 117–21. [Koltakov I.A., Shilova E.V., Brazhnikova A.N., Artyukhov V.G. Creation of liposomes from soy lecithin for drug delivery. Bulletin of Voronezh State University. Series: Chemistry. Biology. Pharmacy. 2022; 1: 117–21 (in Russian)].
Бурдаев Н.И., Николаева Л.Л., Косенко В.В., Шпрах З.С., Бунятян Н.Д. Липосомы как носители лекарственных средств: классификация, методы получения и применение. Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. Регуляторные исследования и экспертиза лекарственных средств. 2023; 13 (2–1): 316–32. https://doi.org/10.30895/1991-2919-2023-508. [Burdaev N.I., Nikolaeva L.L., Kosenko V.V., Shprakh Z.S., Bunyatyan N.D. Liposomes as Drug Carriers: Classification, Preparation Methods, and Medicinal Use. Bulletin of the Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products. Regulatory Research and Medicine Evaluation. 2023; 13 (2–1): 316–32. https://doi.org/10.30895/1991-2919-2023-508 (in Russian)].
Райков А.О., Хашем А., Барышникова М.А. Липосомы для направленной доставки противоопухолевых препаратов. Российский биотерапевтический журнал. 2016; 15 (2): 90–6. https://doi.org/10.17650/1726-9784-2016-15-2-90-96. [Raikov A.O., Hashem A., Baryshnikova M.A. Liposomes as target delivery of antitumor drugs. Russian J. of Biotherapy. 2016; 15 (2): 90–6. https://doi.org/10.17650/1726-9784-2016-15-2-90-96 (in Russian)].
Young C., Schluep T., Hwang J. et al. CRLX101 (formerly IT-101)-A Novel Nanopharmaceutical of Camptothecin in Clinical Development. Curr. Bioact. Compd. 2011; 7 (1): 8–14. https://doi.org/10.2174/157340711795163802.
Whitehead K.A., Langer R., Anderson D.G. Knocking down barriers: advances in siRNA delivery. Nat. Rev. Drug Discov. 2009; 8 (2): 129–38. https://doi.org/10.1038/nrd2742.
Davis M.E., Zuckerman J.E., Choi C.H. et al. Evidence of RNAi in humans from systemically administered siRNA via targeted nanoparticles. Nature. 2010; 464 (7291): 1067–70. https://doi.org/10.1038/nature08956.
Kim T.Y., Kim D.W., Chung J.Y. et al. Phase I and pharmacokinetic study of Genexol-PM, a cremophor-free, polymeric micelle-formulated paclitaxel, in patients with advanced malignancies. Clin. Cancer Res. 2004; 10 (11): 3708–16. https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-03-0655.
Boussif O., Lezoualc’h F., Zanta M.A. et al. A versatile vector for gene and oligonucleotide transfer into cells in culture and in vivo: polyethylenimine. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1995; 92 (16): 7297–301. https://doi.org/10.1073/pnas.92.16.7297.
Serrano-Martinez A., Victoria-Montesinos D., Garcia-Muñoz A.M., Hernández-Sánchez P., Lucas-Abellán C., González-Louzao R. A Systematic Review of Clinical Trials on the Efficacy and Safety of CRLX101 Cyclodextrin-Based Nanomedicine for Cancer Treatment. Pharmaceutics. 2023; 15 (7): 1824. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15071824.
Kopec W., Żak A., Jamróz D., Nakahata R., Yusa S.I., Gapsys V., Kepczynski M. Polycation-Anionic Lipid Membrane Interactions. Langmuir. 2020; 36 (42): 12435–50. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.0c01062.
Pack D.W., Hoffman A.S., Pun S., Stayton P.S. Design and development of polymers for gene delivery. Nat. Rev. Drug Discov. 2005; 4 (7): 581–93. https://doi.org/10.1038/nrd1775.
Danhier F., Ansorena E., Silva J.M. et al. PLGA-based nanoparticles: an overview of biomedical applications. J. Control. Release. 2012; 161 (2): 505–22. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2012.01.043.
. Huang X., Jain P.K., El-Sayed I.H., El-Sayed M.A. Plasmonic photothermal therapy (PPTT) using gold nanoparticles. Lasers Med. Sci. 2008; 23 (3): 217–28. https://doi.org/10.1007/s10103-007-0470-x.
Toth G.B., Varallyay C.G., Horvath A. et al. Current and potential imaging applications of ferumoxytol for magnetic resonance imaging. Kidney Int. 2017; 92 (1): 47–66. https://doi.org/10.1016/j.kint.2016.12.037.
Khlebtsov N., Dykman L. Biodistribution and toxicity of engineered gold nanoparticles: a review of in vitro and in vivo studies. Chem. Soc. Rev. 2011; 40 (3): 1647–71. https://doi.org/10.1039/c0cs00018c.
Kumar A., Zhang X., Liang X.J. Gold nanoparticles: emerging paradigm for targeted drug delivery system. Biotechnol. Adv. 2013; 31 (5): 593–606. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2012.10.002.
Xie J., Lee S., Chen X. Nanoparticle-based theranostic agents. Adv. Drug Deliv. Rev. 2010; 62 (11): 1064–79. https://doi.org/10.1016/j.addr.2010.07.009.
Maier-Hauff K., Ulrich F., Nestler D. et al. Efficacy and safety of intratumoral thermotherapy using magnetic iron-oxide nanoparticles combined with external beam radiotherapy on patients with recurrent glioblastoma multiforme. J. Neurooncol. 2011; 103 (2): 317-24. https://doi.org/10.1007/s11060-010-0389-0.
Bonvalot S., Rutkowski P.L., Thariat J., et al. NBTXR3, a first-in-class radioenhancer hafnium oxide nanoparticle, plus radiotherapy versus radiotherapy alone in patients with locally advanced soft-tissue sarcoma (Act.In.Sarc): a multicentre, phase 2-3, randomised, controlled trial. Lancet Oncol. 2019; 20(8): 1148-59. https://doi.org/10.1016/S1470-2045(19)30326-2.
Селивёрстов Д.П. Нанореволюция в медицине: синергия нанотехнологий, искусственного интеллекта и цифровых инноваций. Медицинская сестра. 2024; 26 (7): 44–48. DOI: https://doi.org/10.29296/25879979-2024-07-06. Seliverstov D.P. Nanorevolution in medicine: synergy of nanotechnology, artificial intelligence and digital innovation. Meditsinskaya sestra (The Nurse). 2024; 26 (7): 44–48. DOI: https://doi.org/10.29296/25879979-2024-07-06.
Choi Y.E., Kwak J.W., Park J.W. Nanotechnology for early cancer detection. Sensors (Basel). 2010; 10 (1): 428–55. https://doi.org/10.3390/s100100428.
Patel N.R., Pattni B.S., Abouzeid A.H., Torchilin V.P. Nanopreparations to overcome multidrug resistance in cancer. Adv. Drug Deliv. Rev. 2013; 65 (13–14): 1748–62. https://doi.org/10.1016/j.addr.2013.08.004.
Riley R.S., Day E.S. Gold nanoparticle-mediated photothermal therapy: applications and opportunities for multimodal cancer treatment. Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2017; 9 (4): e1449. https://doi.org/10.1002/wnan.1449.
Matsumura Y., Maeda H. A new concept for macromolecular therapeutics in cancer chemotherapy: mechanism of tumoritropic accumulation of proteins and the antitumor agent smancs. Cancer Res. 1986; 46 (12): 6387–92.
Wilhelm S., Tavares A.J., Dai Q., et al. Analysis of nanoparticle delivery to tumours. Nat. Rev. Mater. 2016; 1: 16014. https://doi.org/10.1038/natrevmats.2016.14.
Ishida T., Kashima S., Kiwada H. The contribution of phagocytic activity of liver macrophages to the accelerated blood clearance (ABC) phenomenon of PEGylated liposomes in rats. J. Control. Release. 2008; 126 (2): 162–5. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2007.11.009.
Wang-Gillam A., Li C.P., Bodoky G. et al. Nanoliposomal irinotecan with fluorouracil and folinic acid in metastatic pancreatic cancer after previous gemcitabine-based therapy (NAPOLI-1): a global, randomised, open-label, phase 3 trial. Lancet. 2016; 387 (10018): 545–57. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(15)00986-1.
Kreuter J. Drug delivery to the central nervous system by polymeric nanoparticles: what do we know? Adv. Drug Deliv. Rev. 2014; 71: 2–14. https://doi.org/10.1016/j.addr.2013.08.008.
Resnik D.B., Tinkle S.S. Ethics in nanomedicine. Nanomedicine (Lond). 2007; 2 (3): 345–50. https://doi.org/10.2217/17435889.2.3.345.
Etheridge M.L., Campbell S.A., Erdman A.G., et al. The big picture on nanomedicine: the state of investigational and approved nanomedicine products. Nanomedicine. 2013; 9 (1): 1–14. https://doi.org/10.1016/j.nano.2012.05.013.