9 February 2023, 20:00

Раскрыт противораковый механизм работы наночастиц магнетита

Раскрыт противораковый механизм работы наночастиц магнетита
Разрушение двух злокачественных клеток наночастицами оксида железа под действием переменного магнитного поля
Source: Пресс-служба ФИЦ КНЦ CO РАН

Классические методы лечения рака, такие как химио- и радиотерапия, вызывают множество побочных эффектов, поскольку действуют неизбирательно. В результате ослабленный болезнью организм может просто не выдержать лечения; нужны более точечные альтернативы.

Очень многообещающими видятся подходы тераностики: терапевтическая система несет распознающие рак фрагменты, обеспечивающие ее адресную доставку в новообразование. Это могут быть наночастицы с прикрепленными на их поверхность небольшими фрагментами ДНК — аптамерами, которые по сути служат синтетическими аналогами антител к белкам на поверхности злокачественной популяции. После закрепления можно при помощи внешнего воздействия заставить наночастицы уничтожать опухоль. Так, например, есть системы, при освещении сильно нагревающиеся и буквально выжигающие пораженные ткани; другие испаряют воду и вызывают микровзрывы.

Среди методов, основанных на физических принципах, в последнее время выделяют магнитную нанотераностику, в которой воздействие на организм осуществляется с помощью негреющих низкочастотных магнитных полей. При выборе частоты переменного магнитного поля учитывается то, что с уменьшением частоты поле может беспрепятственно проникать к любым органам и, что очень важно, не приводит к неизбирательному нагреву тканей. Так, было показано полное уничтожение культуры карциномы Эрлиха — быстро прогрессирующего рака, способного обходить иммунные механизмы защиты, — при помощи магнитных наночастиц из магнетита (смеси оксидов железа). Однако дать объяснение результатам не удалось, поскольку сила воздействия одиночных наночастиц на клетки была слишком низкой для запуска программируемой клеточной смерти (один из наиболее известных и основных ее видов — апоптоз).

В своей новой работе исследователи из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», Красноярского государственного медицинского университета, Сибирского федерального университета и Томского государственного университета смогли наконец-то объяснить этот феномен при помощи разработанной модели. Магнитное поле вызывает механическое движение наночастиц, связанных со злокачественными клетками с помощью аптамеров. Интересно, что его воздействие также приводит к группировке магнетита в достаточно жесткую структуру. У нее уже появляется постоянный магнитный момент, достаточно большой, чтобы оказать влияние на раковые клетки.

«Смена направления поля сопровождается поворотом наночастиц на пол-оборота. При этом, если наночастица закрепляется на внешней поверхности клеточной мембраны или на волокнах межклеточных элементов экзоскелета, ее поворот порождает механическую вытягивающую силу, передающуюся на трансмембранные механорецепторы клетки. Именно воздействие на них при условии превышения порогового значения силы запускает апоптоз. Полученные результаты подтверждают возможность успешного применения метода для высокоэффективного лечения злокачественных новообразований, что открывают перспективы его внедрения в медицинскую практику», — прокомментировал координатор проекта Сергей Карпов, доктор физико-математических наук, профессор, ведущий научный сотрудник Института физики имени Киренского СО РАН и Международного научно-исследовательского центра спектроскопии и квантовой химии СФУ.

News article publications

Read also

Соседние с опухолью клетки отличаются от здоровых клеток человеческого тела
Международный коллектив представил результаты исследования о воздействии раковых образований на соседние ткани. Ранее это воздействие детально не изучалось. Полученные данные помогут разработать более эффективные методы лечения онкологических заболеваний и создать лекарственные препараты нового поколения.
Cancer Research
Cell Biology
Molecular Biology
Oncology
24 January 2024
Новый метод оценки риска метастазирования опухоли
Ученые МФТИ протестировали эффективность нового метода оценки риска метастазирования опухоли. Выяснив, что подвижные и пластичные раковые клетки обладают «повышенным аппетитом», исследователи предложили им флуоресцентные наночастицы. Оказалось, что чем агрессивнее опухоль, тем больше частиц она поглощает и тем интенсивнее будет свечение образца ткани под микроскопом. Этот недорогой и несложный в техническом плане метод поможет гораздо быстрее подобрать оптимальную на конкретной стадии заболевания терапию для пациента.
Cancer Research
Cell Biology
Nanomedicine
22 September 2023
Разработаны наночастицы для уничтожения внутриклеточных хламидий
Ученые из России и Франции предложили использовать мезопористые наночастицы на основе металл-органических каркасных соединений для борьбы с бактериальными внутриклеточными паразитами — хламидиями. Проведенные исследования показали, что такие наночастицы способны проникать в клетку-хозяина, достигать внутриклеточных пузырьков (включений), которые занимают хламидии, и выделять инкапсулированные лекарственные вещества в непосредственной близости от бактериальной клетки, что позволило применить фотодинамический подход для инактивации патогена.
Cell Biology
Infectious diseases
Nanomedicine
17 September 2023
Созданы наночастицы для терапии под визуальным контролем рака молочной железы
Ученые МФТИ и Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН создали уникальные биосовместимые наночастицы, которые способны распознать и визуализировать раковые клетки в организме, а также уничтожать их под воздействием внешнего света.
Biochemistry
Nanomedicine
Theranostics
15 September 2023
Золото и селен объединили в рамках фототермической терапии рака
Заключенные в шестислойную оболочку, такие наночастицы уже показали свою эффективность в экспериментах на животных
Materials Science
Nanomedicine
New techniques
Oncology
19 June 2023
Магнитный наноскальпель сможет бороться с неизлечимыми жидкими опухолями
Система из нанодисков и ДНК-аптамеров избирательно разрушает раковые клетки в переменном магнитном поле. Подход поможет в разработке терапии против практически неизлечимого злокачественного асцита
Magnetism
Nanomedicine
New techniques
Oncology
26 April 2023