Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами впервые выяснили, как наночастицы серебра влияют на чувствительность раковых клеток к нейтронному излучению. Исследование, проводившееся с использованием клеточных культур пяти разновидностей рака, выявило, что наночастицы серебра повышают чувствительность клеток к воздействию на них нейтронного облучения.
В лаборатории ТПУ. Источник: пресс-служба ТПУ
Проект поддержан грантом Российского научного фонда и грантом Томской области (№ 22-13-20032). Результаты опубликованы в журнале Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine (Q2, IF: 4.2).
В настоящее время одним из наиболее распространенных методов лечения злокачественных опухолей является лучевая терапия. Среди различных видов ионизирующего излучения, используемых в медицинских целях, выделяется нейтронное излучение. Оно вызывает больший биологический эффект, чем обычное фотонное излучение (включая рентгеновское и гамма-излучение), и, следовательно, повышает эффективность терапии за счет усиления повреждения ДНК в раковых клетках по сравнению с фотонной лучевой терапией.
Нейтронное излучение особенно эффективно против фотонно-радиорезистентных опухолей, медленно растущих новообразований. Так, нейтронная радиотерапия демонстрирует существенные преимущества при лечении неоперабельных опухолей слюнных желез и местно-распространенного рака молочной железы. Нейтроны также эффективны при лечении рака предстательной железы, саркомы мягких тканей, немелкоклеточного рака легких и глиобластомы.
«Однако, несмотря на высокую эффективность нейтронного излучения, оно имеет существенные побочные эффекты. Поэтому необходимо минимизировать дозу и увеличить его терапевтический эффект. Биологическое действие ионизирующего излучения можно усилить с помощью радиосенсибилизаторов (вещества, которые повышают чувствительность клеток к воздействию на них облучения, – ред.). Проекты по разработке химических радиосенсибилизаторов начали активно развиваться в конце 1960-х, однако поиск идеального агента, который эффективно бы сенсибилизировал опухоли к облучению без существенных побочных эффектов, продолжается до сих пор», – говорит один из соавторов статьи, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Евгений Плотников.
В последние годы перспективным подходом, предлагающим уникальные физико-химические свойства и многофункциональность, потенциально повышающие эффективность лучевой терапии, стало создание радиосенсибилизаторов на основе наночастиц. Подобные радиосенсибилизаторы увеличивают локальное отложение дозы облучения в опухолевых тканях, что приводит к усилению гибели клеток. Для создания подобных радиосенсибилизаторов используются различные наночастицы, в том числе и наночастицы серебра (AgNP). Установлено, что благодаря различным механизмам (фотоэлектрическое поглощение, комптоновское рассеяние и генерация вторичных электронов и реактивных форм кислорода) наночастицы серебра могут усиливать локальное дозовое осаждение в опухолях.
«Уникальные физико-химические свойства AgNP в сочетании с их универсальностью в модификации поверхности делают их особенно привлекательным вариантом для разработки радиосенсибилизаторов следующего поколения, способных преодолеть ограничения традиционной радиотерапии, особенно радиорезистентность опухолей», – добавляет один из соавторов статьи, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Алексей Пестряков.
Эффективность AgNP в качестве радиосенсибилизаторов уже была изучена для различных типов излучения, включая рентгеновские лучи, гамма-лучи и протонные пучки. Однако влияние свойств наночастиц серебра при нейтронном излучении, по словам авторов, ранее не изучалось.
В своем проекте исследователи использовали препарат с наночастицами серебра «Арговит-С AgNP», разработанный политехниками вместе с коллегами. По словам ученых, препарат сочетает в себе низкую общую токсичность и цитостатические свойства, делающие его перспективным для использования в терапии онкозаболеваний.
Оценку биологического эффекта проводили in vitro с использованием опухолевых клеточных культур – рака молочной железы, рака яичников, Т-лимфобластного лейкоза, глиобластомы и эпидермоидной карциномы кожи.
Для сравнения в каждой линии использовались клетки, прошедшие только облучение нейтронами, но без использования наночастиц серебра, клетки, которые не подвергались облучению и использованию AgNP, а также клетки, подвергавшиеся воздействию и AgNP в различной концентрации (от 0 до 125 мкг/мл), и нейтронного облучения. Облучение образцов нейтронами проводили на циклотроне ТПУ. Затем оценивали радиосенсибилизирующий эффект наночастиц на клеточных культурах.
«Насколько нам известно, впервые на серии из пяти линий раковых клеток, включая глиобластому, было выявлено, что наночастицы серебра могут сенсибилизировать раковые клетки к действию нейтронного излучения. Коэффициент усиления радиочувствительности составил 1,02–2,32. Причем для глиобластомы этот показатель достиг 1,22–1,47. Это особенно важно из-за ограниченной эффективности современных терапевтических методов ее лечения», – подытоживают исследователи.
В проекте принимали участие сотрудники Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, НИИ психического здоровья ТНИМЦ, Института медико-биологических проблем РАН, СибГМУ, Национального автономного университета Мексики.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Томского политехнического университета
