Рак мочевого пузыря — одно из наиболее распространённых злокачественных новообразований в мире; ежегодно им заболевают более 420 тысяч человек. При этом около 70% пациентов при первичном обращении относятся к категории… Немышечнозабрюшинный рак мочевого пузыря (НМБК). Для таких пациентов с НМБК стандартной тактикой лечения обычно является назначение адъювантной терапии в зависимости от риска рецидива и прогрессирования заболевания после трансуретральной резекции опухоли мочевого пузыря. В настоящее время, БЦЖ‑вакцина (BCG) Интрауретральная иммунотерапия признана золотым стандартом лечения пациентов с немускульноинвазивным раком мочевого пузыря среднего и высокого риска; она действует за счёт активации Т-хелперы 1‑го типа (TH1) Иммунный ответ существенно снижает риск рецидива и прогрессирования опухоли. В процессе иммунной активации БЦЖ преимущественно воспринимается как… Клетки, представляющие антиген (АПК) поглощают антиген, после чего АПК представляют его Т‑клеткам CD4+ и CD8+ Т-лимфоциты и активируют эти клетки; активированные Т‑лимфоциты повышают секрецию Интерлейкин-2 (ИЛ-2), Интерферон-γ (ИФН-γ) и Фактор некроза опухоли-α (ФНО‑α) и другие ключевые цитокины способствуют дифференцировке Т‑лимфоцитов в цитотоксические Т‑лимфоциты (ЦТЛ), которые в конечном счёте, распознавая опухолевые клетки, осуществляют их уничтожение. Этот иммунный механизм делает БЦЖ незаменимым и важным средством терапии немускульноинвазивного рака мочевого пузыря (НМРП).

Однако внутрипузырная иммунотерапия БЦЖ сталкивается с ключевой проблемой: продолжительность пребывания БЦЖ в мочевом пузыре напрямую влияет на интенсивность и длительность иммунного ответа; однако при традиционном режиме лечения БЦЖ вскоре после инстилляции, примерно через 2 часа, активно выводится из организма вместе с мочой, что существенно сокращает время его эффективного действия в мочевом пузыре и ослабляет терапевтический эффект. Для решения этой задачи современные исследовательские подходы в основном опираются на адгезивные гидрогелевые носители и системы, реагирующие на внешнее магнитное поле, однако каждый из этих методов имеет свои ограничения. Гидрогели, прилипающие к эпителию мочевого пузыря, могут нарушать его нормальную физиологию, вызывая расстройства мочеиспускания; тогда как системы, зависящие от внешнего магнитного поля, требуют сложного оборудования, имеют ограниченные возможности применения и трудно поддаются широкому внедрению в клиническую практику. Поэтому разработка нового типа систем доставки, способных обеспечить длительное удержание БЦЖ в мочевом пузыре без необходимости использования сложного внешнего оборудования, представляет собой важный клинический шаг, направленный на повышение эффективности иммунотерапии рака мочевого пузыря.

В ответ на указанные выше проблемы исследовательская группа, сформированная Сунь Ятсенским университетом, провела систематическое исследование с использованием настольных сканирующих электронных микроскопов серии ZEM компании Зэюй Технолоджи. Команда разработала метод, основанный на Плавающие микропузырьки воздуха Разработанная система доставки лекарственного препарата, основанная на инкапсуляции бациллы Кальметта–Герена (BCG) в микропузырьки, обеспечивает его длительное удержание и постепенное высвобождение в мочевом пузыре, что существенно повышает эффективность иммунотерапии рака мочевого пузыря. В модели ортотопического рака мочевого пузыря у крыс SD она продемонстрировала более продолжительный иммунный ответ и более выраженный противоопухолевый эффект по сравнению с традиционной терапией BCG. Соответствующие результаты опубликованы в журнале ACS Nano под названием «Пролонгированное высвобождение бациллы Кальметта–Герена с помощью плавающих микропузырьков для усиления внутрипузырной иммунотерапии при раке мочевого пузыря».

Настоящее исследование сосредоточено на решении ключевой проблемы иммунотерапии рака мочевого пузыря — недостаточно длительного времени удержания бациллы Кальмета–Герена (БЦЖ) в полости мочевого пузыря. Исследовательская группа разработала инновационную систему доставки лекарственного препарата на основе плавающих воздушных микропузырьков (BCG‑MBs): БЦЖ инкапсулируется в специально созданные микропузырьки, что позволяет ему стабильно держаться на поверхности мочи и не выводиться вскоре после мочеиспускания, обеспечивая таким образом его длительное удержание и постепенное высвобождение в мочевом пузыре. Эта микропузырьковая система получается методом эмульгирования, кросс‑сшивания и лиофильной сушки, образуя микросферы с трёхслойной структурой — внутренним воздушным ядром, промежуточным растворным слоем и внешней оболочкой; их средний размер составляет 102 мкм, диаметр внутреннего воздушного ядра — около 85 мкм, а средняя плотность равна всего 509,82 кг/м³, что значительно ниже плотности мочи, что гарантирует их плавучесть в мочевом пузыре. Такой подход巧妙ly использует принцип физической плавучести, избегая недостатков традиционных адгезивных гидрогелей, способных нарушать нормальную физиологию мочевого пузыря, и не требуя применения сложных внешних магнитных устройств.

В ходе экспериментальной верификации исследовательская группа с помощью различных методов комплексно оценила свойства BCG‑MBs. Внеочередные эксперименты показали, что BCG‑MBs обладают высокой плавучестью в моче: даже спустя 24 часа более 50% микропузырьков остаются на поверхности; при моделировании условий мочеиспускания BCG‑MBs обеспечивают стабильный высвобождение BCG, поддерживая терапевтическую концентрацию на протяжении свыше 24 часов. Что ещё важнее, в модели интралигаментарного рака мочевого пузыря у крыс породы SD по сравнению с традиционной терапией BCG группа, получавшая BCG‑MBs, продемонстрировала значительно более выраженный терапевтический эффект: не только было отмечено более эффективное подавление роста опухоли, но и был вызван более длительный иммунный ответ, проявлявшийся устойчивым повышением уровней ключевых цитокинов, таких как IL‑2; в итоге была достигнута 100‑процентная выживаемость и лучшее сохранение массы тела, при этом явных признаков системной токичности не наблюдалось. Эти результаты наглядно подтверждают, что продление времени действия BCG в мочевом пузыре позволяет существенно повысить эффективность иммунотерапии.

В данном исследовании настольный сканирующий электронный микроскоп сыграл ключевую роль в характеристике образцов, предоставив наглядные и точные данные, подтверждающие структуру системы микропузырьков. Исследовательская группа, используя настольный сканирующий электронный микроскоп ZEM18 компании Zeyou Technology, провела золотое напыление на лиофилизированные BCG‑MBs и затем в различных увеличениях изучила их поверхностную морфологию, наглядно продемонстрировав регулярную сферическую структуру микропузырьков и неравномерное распределение BCG на их поверхности. Данная характеристика не только подтвердила успешность технологии получения микропузырьков, но и наглядно выявила физическое распределение BCG внутри них, что обеспечило структурную основу для понимания механизма высвобождения лекарственного вещества. Изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, служат важным морфологическим доказательством, надёжно поддерживая последующий анализ плавучих свойств микропузырьков, поведения при высвобождении лекарства и биологических эффектов; это — ключевой этап, связывающий проектирование материалов с экспериментальной проверкой их функциональных характеристик.

Новизна данного исследования заключается в том, что благодаря тонкому использованию физических свойств микропузырьков удалось решить практические задачи клинической терапии, что открывает новые перспективы для иммунотерапии рака мочевого пузыря. Система BCG‑MBs не только обеспечивает длительное удержание и постепенное высвобождение BCG в полости мочевого пузыря, но и сохраняет его биологическую активность; за счёт индукции более стойкого TH1‑типового иммунного ответа она существенно повышает противоопухолевую эффективность. Примечательно, что данная платформенная технология обладает высокой масштабируемостью: она может применяться не только для доставки BCG, но и для инкапсуляции различных терапевтических агентов — химиотерапевтических препаратов, иммуномодулирующих нуклеиновых кислот или инженерных экзосом, — что открывает возможности для комбинированной терапии рака мочевого пузыря. Кроме того, благодаря функционализации эта система может быть преобразована в интеллектуальную систему доставки лекарств, реагирующую на заданные условия, и далее расширена на лечение других заболеваний полостных органов, демонстрируя широкие перспективы применения.

Стационарный сканирующий электронный микроскоп серии ZEM компании Цзэюй — это высокоинтегрированное, портативное и экономичное научно‑исследовательское оборудование. Оно обеспечивает быструю вакуумизацию, высокую скорость получения изображений и широкий выбор детекторов сигналов, подходит для наблюдения морфологии и анализа состава, а также может быть адаптировано к различным экспериментам in situ. Прибор предъявляет минимальные требования к условиям установки, не зависит от этажности здания, прост в эксплуатации — с ним легко освоится даже неспециалист; при этом его стоимость приобретения и эксплуатационные расходы ниже, чем у напольных сканирующих электронных микроскопов. В настоящее время он стал одним из наиболее предпочитаемых устройств во многих университетах, исследовательских институтах и предприятиях.