Успех в индукции естественной смерти эпителиальных раковых клеток путем одновременной реализации термотерапии и химиотерапии

Исследовательская группа из Национального института материаловедения (NIMS) разработала новый нановолоконный сетчатый материал (меш), способный одновременно реализовывать термотерапию (гипертермию) и химиотерапию (лечение противоопухолевыми препаратами). Используя этот материал, команда успешно индуцировала естественную смерть (апоптоз) эпителиальных раковых клеток.

Плоскоклеточная карцинома (SCC) — это злокачественная эпителиальная опухоль, встречающаяся во многих тканях. Например, считается, что на SCC приходится более 90% случаев рака пищевода, более 80% рака шейки матки и более 30% рака легких. Хирургия, лучевая терапия и химиотерапия являются тремя основными методами лечения в зависимости от стадии рака, но в последние годы большое внимание также привлекает термотерапия. Это связано с тем, что раковые клетки относительно чувствительны к теплу по сравнению с нормальными клетками, и их можно уничтожить нагреванием. Также было обнаружено, что термотерапия усиливает эффект противоопухолевых препаратов при совместном использовании с химиотерапией. Однако при фактическом применении термотерапии и введении препаратов две независимые терапии приходилось применять раздельно, и до сих пор было сложно обеспечить точный контроль для одновременного лечения в одном и том же месте.

В этом исследовании команда под руководством доктора Эбара преодолела эту проблему, разработав метод одновременного проведения термотерапии и химиотерапии злокачественных эпителиальных опухолей. Команда создала сетчатый материал, который наносится непосредственно на пораженный участок и представляет собой гибридный материал, сочетающий термочувствительный полимер, магнитные наночастицы и противоопухолевые препараты. Хотя ранее были разработаны методы магнитной термотерапии, предполагающие прямое введение магнитных наночастиц в организм, они имеют проблемы: сложность обращения с наночастицами и опасения относительно их безопасности. Новый нановолоконный сетчатый материал прост в обращении и может использоваться, в том числе, в эндоскопической хирургии. Кроме того, поскольку магнитные частицы стабильно содержатся внутри волокон, их диффузия в организме минимальна. По этой причине разработанный метод считается более безопасным по сравнению с методами прямого введения магнитных частиц.

Поскольку материал содержит магнитные наночастицы, которые являются самонагревающимся веществом, волокна можно нагревать, применяя переменное магнитное поле. Кроме того, термочувствительный полимер сжимается в ответ на тепло, генерируемое магнитными наночастицами, что позволяет высвобождать противоопухолевые препараты, содержащиеся в материале. При исследовании противоопухолевой активности этого волокна на линии клеток меланомы человека было обнаружено, что с помощью переменного магнитного поля можно осуществлять ON-OFF контроль индукции апоптоза раковых клеток.

В XXI веке требуется пространственно-временной контроль лечения заболеваний, то есть возможность вводить препараты в произвольное время и в произвольном месте. Поскольку новый нановолоконный материал позволяет одновременно осуществлять ON-OFF контроль нагрева пораженного участка и высвобождения лекарства просто путем применения внешнего стимула, он считается важным шагом в разработке терапевтических материалов следующего поколения для медицины XXI века.

Результаты этого исследования были опубликованы в онлайн-версии научного журнала Advanced Functional Materials 14 июня 2013 года.