Магнитный наноскальпель сможет бороться с неизлечимыми жидкими опухолями

Одно из наиболее трудноизлечимых онкологических заболеваний — злокачественный асцит, или жидкая опухоль, который может сопровождать рак матки, кишечника, желудка, груди, легких и других органов. При этой патологии в брюшной или грудной полости скапливается жидкость с опухолевыми и нормальными клетками, создающая специфическую среду. При этом поведение рака меняется: в частности, активируется ряд механизмов подавления иммунитета, что приводит к прогрессированию заболевания и неэффективности лечения, зачастую тяжелого и рискованного. В результате прогноз при злокачественном асците очень неблагоприятный — порой для пациента менее мучительно будет и вовсе отказаться от терапии.

Коллектив ученых из Красноярска, Томска и Владивостока предложил магнитный наноскальпель для адресной и малоинвазивной микрохирургии трудноизлечимых асцитных опухолей. Наноскальпель состоит из двух компонентов: распознающих опухоль молекул и магнитных нанодисков. 

В качестве распознающих молекул специалисты использовали ДНК-аптамеры — синтетические одноцепочечные олигонуклеотиды, способные специфически (практически как антитела) связываться с любыми молекулярными и клеточными мишеням. Аптамеры выдерживают широкий диапазон температур, из-за чего имеют длительный срок хранения. Еще одно преимущество этих молекул — в простоте их химической модификации, а значит, и более точной настройки их характеристик. 

Трехслойные (Au/Ni/Au) магнитные нанодиски хорошо поглощаются опухолью после взаимодействия аптамеров с белками ее мембраны. После они попадают в специальные «переваривающие» органеллы лизосомы, а под действием внешнего магнитного поля начинают колебаться, критически повреждая клетку. Это заставляет ее пойти по пути безопасного самоуничтожения — апоптоза, когда она распадается на пузырьки, а те «поедают» ее соседи.

Эффективность разработанного наноскальпеля исследователи проверили in vitro на клетках асцитной карциномы Эрлиха и in vivo на мышах с опухолью. Исследования показали, что так удалось существенно снизить количество раковых клеток даже после однократного воздействия.

Представленный подход действительно может помочь спасти жизни онкобольных, однако еще предстоит его оптимизировать. Так, если наночастиц много или будет слишком сильное магнитное поле, они быстро убьют раковые клетки, причем по нежелательному некротическому сценарию. То, что получается в результате распада, разрушительно для окружающих здоровых тканей и явно не пойдет на пользу пациенту. Вместе с тем раковые клетки очень быстро делятся, удваивая свое количество каждые сутки, и слабое воздействие лишь немного затормозит развитие болезни. В результате важно соблюсти баланс, а также регулярно удалять патологическую жидкость из брюшной или грудной полости.

«Таким образом, магнитомеханическая хирургия с дистанционно управляемым переменным магнитным полем наноскальпелем может стать перспективной для терапии асцитной опухоли и злокачественных новообразований. Современные технологии позволяют получать такие диски в промышленных масштабах. В дальнейшем планируется усовершенствовать этот метод для применения при интраоперационном удалении отдельных опухолевых клеток и предотвращения рецидива», — рассказала Анна Кичкайло, доктор биологических наук заведующая лабораторией цифровых управляемых лекарств и тераностики ФИЦ КНЦ СО РАН, руководитель лаборатории биомолекулярных и медицинских технологий Красноярского государственного медицинского университета им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого Минздрава России.