Раковые клетки можно удалять с помощью золотых наночастиц и тепла

Коллектив ученых Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН), Красноярского государственного медицинского университета им. В.Ф. Войно-Ясенецкого, Центра Ядерной Медицины
ФГБУ ФСНКЦ ФМБА России, Сибирского федерального университета и Университета Оттавы (Канада) разработал способ адресного разрушения раковых клеток с помощью наночастиц золота и теплового воздействия. Доставку терапевтических наночастиц к опухоли осуществляют специальные молекулы. Под воздействием лазерного облучения частицы нагреваются и разрушают злокачественную ткань опухоли, оставляя здоровые ткани нетронутыми. Метод подходит для случаев, когда хирургическое удаление опухоли является сложной задачей. Результаты исследования опубликованы в журнале Molecular
therapy.
В последние годы для решения проблем, связанных с терапией онкологических заболеваний, стали разрабатываться нестандартные средства, основанные на нанотехнологиях. Положительный результат новых подходов обусловлен сочетанием
биологических и физических методов. Биологические молекулы обеспечивают адресную доставку действующих веществ к зараженным клеткам, где они уничтожаются различными физическими воздействиями. Для адресной доставки обычно используют аптамеры – эти «молекулы-поводыри» представляют собой искусственные одноцепочечные последовательности ДНК или РНК, которые благодаря своей структуре способны с высокой специфичностью связываться с нужными клетками.
В экспериментах с лабораторными животными красноярские ученые установили, что наночастицы золота могут быть использованы для уничтожения раковых клеток. Дело в том, что при облучении лазером такие частицы нагреваются. Если доставить наночастицы к раковой клетке, а после воздействовать на них зеленым светом, то они поглощают излучение, что создает локальный нагрев ткани и разрушение злокачественных клеток.
Чтобы удалить злокачественные клетки карциномы Эрлиха у лабораторных мышей, ученые вводили в организм животных наночастицы с аптамерами, а затем нагревали их лазерным светом. Время обработки не превышало 5 минут. Благодаря
гипертермии (перегреванию) раковые клетки разрушались. Для подтверждения эффективности ликвидации опухоли в Центре ядерной медицины ФМБА ученые использовали позитронно-эмиссионную томографию и компьютерную томографию с
анализом раковой ткани. Результаты такой диагностики позволяют с высокой достоверностью отличить доброкачественное образование от злокачественного.
По словам руководителя лаборатории биомолекулярных и медицинских технологий КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого Анны Кичкайло (Замай), чтобы добиться результата пришлось объединить усилия специалистов из нескольких областей: физики, химики, биологи, медицины, математики и инженерии. Ученые установили механизмы теплового воздействия, сделали теоретические обоснования и показали на животной модели возможность применения метода лечения в условиях организма, а не только на клеточных культурах.
«Междисциплинарный подход позволил достичь устойчивого результата, но пока только на животных. Для дальнейшего использования в клинике надо провести полные доклинические и клинические испытания препарата. В этой работе мы исследовали эффективность воздействия наночастиц на опухоль и их токсичность на здоровых животных, тем самым продемонстрировали их биобезопасность. Принцип действия показан, далее для разных опухолей будут подобраны частицы с определенными свойствами. Так зеленый свет вызывает нагрев частиц в поверхностных слоях кожных покровов, красный же проникает вглубь организма. Поэтому для наружных опухолей будут применяться частицы размером порядка 30 нанометров, а для внутренних новообразований чуть более крупные с плазмонным резонансом в красной области спектра», - пояснила Анна Кичкайло (Замай).
Исследование поддержано Министерством образования и науки РФ. Сейчас коллектив ученых ведет исследования по разработке частиц для более глубокой обработки опухолей.