Борьба с опухолями с помощью оксида железа

Обнаружение раковых клеток и их уничтожение, доставка лекарств с высочайшей точностью в пораженные клетки организма — это лишь два примера того, чего пытаются достичь ученые EPFL с помощью наночастиц оксида железа, разработанных в Лаборатории порошковых технологий (LTP) школы.

Изучаемые командой профессора Генриха Хофмана суперпарамагнитные наночастицы оксида железа диаметром всего 5–10 нанометров (нанометр — одна миллионная миллиметра) перспективны, поскольку проявляют магнитные свойства под воздействием внешнего магнитного поля. Эта характеристика важна для определенных медицинских применений, таких как диагностика заболеваний (например, артрита), локализация опухолей и уничтожение раковых клеток у пациентов.

Обнаружение рака

Ученые EPFL рассматривают три основных направления: диагностика, лечение и уничтожение злокачественных клеток. «На практике частицы оксида железа уже используются в качестве контрастных агентов в магнитно-резонансной томографии (МРТ) при опухолях печени», — отмечает Хофман. «Мы изучаем, как применить этот метод ко всем видам опухолей и, по возможности, к другим заболеваниям, таким как артрит. Последнее является целью крупного проекта ЕС FP-7 (Nanodiara)».

Принцип работы: раковые клетки имеют на своей поверхности рецепторы — своего рода клеточный идентификатор. Покрытие наночастиц адаптируется соответствующим образом (например, с помощью антител), чтобы после внутривенного введения они прикреплялись только к рецепторам раковых клеток. Поскольку частица оксида железа изменяет контраст ткани в магнитном поле, с помощью МРТ можно точно определить местоположение раковых клеток. «Пока эта техника валидирована только для опухолей печени, потому что для каждого типа рака необходимо добавлять поверхностные элементы, меняющие поведение частиц. Однако понять поведение наночастиц в сложной жидкости, такой как кровь, довольно трудно», — объясняет он.

Таргетная терапия

Одно из направлений исследований сосредоточено на новом захватывающем применении: целевой доставке лекарств в специфические клетки. «Наночастицы оксида железа способны проникать непосредственно в органеллы клетки. Это свойство открывает возможность доставки лекарства прямо внутрь клетки», — поясняет Хофман. Это имеет явные преимущества перед существующими методами доставки лекарств. Профессор радиологии Женевского университета Жан-Поль Валле отмечает:

«При текущем системном медикаментозном лечении препарат не доставляется избирательно по организму, а поглощается повсеместно. С этим новым методом мы сможем избежать определенных побочных эффектов и доставлять лекарство только в те клетки, которые нуждаются в лечении».

Уничтожение опухолей теплом

Помимо обнаружения специфических клеток и доставки в них лекарств, частицы оксида железа также способны гипертермически уничтожать костные опухоли. При раке костей метастазы часто развиваются в позвоночнике. Один из текущих методов лечения включает инъекцию цементоподобного вещества в тела позвонков. Попадая в организм, это полимерное вещество затвердевает и стабилизирует позвонки.

По словам исследователей, если добавить суперпарамагнитные частицы в цемент перед инъекцией, можно передавать энергию, применяя внешнее переменное магнитное поле, тем самым нагревая имплантат до 46°C. Эта процедура избирательно уничтожит раковые клетки в окрестности, поскольку они менее термоустойчивы, чем нормальные ткани. «Этот метод был бы менее агрессивным, чем лазеры, которые также сжигают здоровые клетки и оставляют после себя продукты распада», — добавляет Хофман.

На данный момент эти три применения находятся на доклинической стадии и являются частью нескольких проектов с участием многочисленных партнеров, таких как Университетский госпиталь Лозанны (CHUV), Женевский университет и Швейцарский центр электроники и микротехнологий (CSEM), а также компаний ANTIA и MERCK-Serono.