Ученые разработали целевую терапию рака с использованием наноматериалов

Ученые из Национальной лаборатории Аргонн Министерства энергетики США и Центра по изучению опухолей мозга Чикагского университета разработали метод таргетинга клеток рака мозга с использованием неорганических наночастиц диоксида титана, связанных с мягким биологическим материалом.

Ежегодно тысячи людей умирают от злокачественных опухолей мозга, устойчивых к обычным методам терапии. Эта нано-био технология может в перспективе стать альтернативной формой лечения, которая воздействует только на раковые клетки, не затрагивая здоровые ткани.

"Это реальный пример того, как нано- и биоинтерфейсы могут быть использованы для биомедицинских приложений", — сказала ученый Елена Рожкова из Центра наномасштабных материалов Аргонн. — "Мы выбрали рак мозга из-за сложности его лечения и уникальных рецепторов".

Новый метод терапии основан на двухкомпонентном подходе:

1. Диоксид титана — это универсальный фотореактивный наноматериал, который можно связывать с биомолекулами.
2. При связывании с антителом наночастицы распознают и специфически связываются именно с раковыми клетками.

На пораженную область направляют сфокусированный видимый свет. Локализованный диоксид титана реагирует на свет, создавая свободные кислородные радикалы, которые взаимодействуют с митохондриями в раковых клетках. Митохондрии действуют как клеточные "энергостанции". Когда свободные радикалы вмешиваются в их биохимические пути, митохондрии получают сигнал запустить гибель клетки.

"Значимость этой работы заключается в нашей способности эффективно направлять наночастицы к специфическим рецепторам на поверхности клеток, экспрессируемым клетками рака мозга", — сказал д-р Мачей С. Лесняк, директор отделения нейрохирургической онкологии Центра по изучению опухолей мозга Чикагского университета. — "Таким образом, мы преодолели серьезное ограничение применения наночастиц в медицине, а именно их потенциальное распространение по всему телу. Теперь мы можем развивать эту многообещающую технологию на доклинических моделях опухолей мозга с надеждой однажды применить ее для лечения пациентов".

Рентгенофлуоресцентная микроскопия, проведенная на усовершенствованном источнике фотонов (APS) в Аргонне, также показала, что инвадоподии опухолей — богатые актином микронные выступы, позволяющие раку проникать в окружающие здоровые клетки, — также могут быть атакованы диоксидом титана.

Пока что тесты проводились только на клетках в лабораторных условиях, но следующий этап включает испытания на животных. Результаты показывают почти 100% токсичность для раковых клеток после шести часов освещения и 80% — через 48 часов.

Поскольку антитело нацелено только на раковые клетки, окружающие здоровые клетки не затрагиваются, в отличие от других методов лечения рака, таких как химиотерапия и радиотерапия.

Елена Рожкова отметила, что доказательство концепции продемонстрировано, и другие виды рака также можно лечить, используя различные таргетные молекулы, однако исследования находятся на ранней стадии.

Источник: Работа опубликована в журнале Nano Letters и доступна онлайн: pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nl901610f.