Ученые визуализируют потенциальные методы лечения рака мозга в реальном времени с помощью нанотехнологий

Ученые из Института исследований Каррилон при Виргинском технологическом университете разработали новые методы визуализации, позволяющие наблюдать за реакцией опасных клеток опухоли мозга на лечение в реальном времени.

Исследование, опубликованное в Nano Letters, возглавили доценты института Чжи Шэн и Дебора Келли. В нем описано, как команда использовала нанотехнологии для наблюдения за реакцией опухолевых стволовых клеток на терапию.

«Мы никогда раньше не могли напрямую наблюдать за действием потенциальных методов лечения рака таким образом», — сказал Чжи Шэн. «Это было поразительно. За все годы исследований глиобластомы я видел только статические изображения».

Авторы отмечают вклад студента-медика Эллиота Полмана, чья идея привела к сотрудничеству лабораторий. «Мы поняли, что стволовые клетки глиобластомы могут хорошо подойти для методов визуализации, которые разрабатывала доктор Келли», — сказал Полман.

Глиобластома — это рак мозга с плохим прогнозом. Даже после хирургического вмешательства или традиционного лечения некоторые клетки — стволовые — часто выживают и дают начало новым опухолям.

«Опухоли глиобластомы трудно целенаправленно поразить, — отметил Шэн. — Они агрессивны и устойчивы к терапии. С нашими методами визуализации мы можем получить новое представление о том, как клетки динамически реагируют на лечение».

Команда выделила трудноубиваемые стволовые клетки из общей популяции глиобластомы, привлекая их к микрочипу, покрытому антителами. Затем ученые использовали специально разработанную микрофлюидную камеру, чтобы удерживать клетки в жидкой среде.

После подготовки образцов ученые воздействовали на них золотыми наностержнями (аналогичными используемым в некоторых методах лечения рака) и наблюдали за процессом в клеточных культурах с помощью in situ просвечивающей электронной микроскопии.

Дебора Келли сотрудничала с соавтором Мадлен Дьюкс из компании Protochips Inc. для разработки микрофлюидного оборудования.

«Нам было интересно, сможем ли мы изолировать эти типы токсичных клеток от других клеток опухоли мозга, одновременно разрабатывая новые инструменты визуализации на уровне одной клетки, чтобы наблюдать за ходом терапии, необходимой для их уничтожения», — сказала Келли.

Исследователи отмечают, что у технологии много потенциальных применений. «Можно будет напрямую наблюдать, как вирус гриппа, ВИЧ или другие патогены человека заражают клетку, или даже тестировать новые методы лечения рака на клеточном уровне», — сказала Келли.

Шэн указал на другую характеристику, затрудняющую лечение раковых клеток: высокую гетерогенность. В пределах одной популяции рака даже соседние клетки могут сильно отличаться, и каждая может по-разному реагировать на лечение.

«Мы можем изучать доставку терапии на уровне одной клетки и видеть, как отдельные клетки реагируют, — сказал Шэн. — Если мы научимся уничтожать эти клетки, мы сможем повысить шансы на разработку эффективных методов лечения, поскольку сможем напрямую наблюдать за эффектами возможных терапевтических средств».