Ученые из США научились взрывать раковые опухоли

Наночастицы золота уничтожают раковые клетки и многократно усиливают эффект от радиохимиотерапии. Отчет об успешном испытании новой методики на мышах опубликован в журнале Nature Medicine.

Злокачественную опухоль не так часто удается удалить полностью. Против участков, до которых не сможет добраться хирург, применяют радиационную и химиотерапию, но в зависимости от расположения и типа рака эффективность этих методик сильно варьируются. Некоторые опухоли устойчивы к известным препаратам. Среди них сквамозная карцинома, то есть рак клеток плоского эпителия в области шеи и головы. Именно на ней (точнее, смеси из здоровых и больных клеток в пробирке) два года назад ученые из Университета Райса (Хьюстон, штат Техас) впервые опробовали свою методику. Теперь эффективность наночастиц золота подтвердилась на примере лабораторных мышей.

Разработанная физиком Дмитрием Лапотко методика основывается на явлении, известном как плазмоника. Для начала наночастицы золота необходимо доставить в опухоль. Для этого их покрывают антителами, которые цепляются только к поверхностям раковых клеток, - благодаря этому медики в дальнейшем практически не рискуют повредить здоровые органы. Больные клетки со временем поглощают золото, которое скапливается сразу под их оболочками.

Излучение маломощного лазера в диапазоне, близком к инфракрасному, легко проникает сквозь живые ткани, но нагревает частицы золота. Группа ученых из Швейцарии ранее предлагала использовать этот эффект, чтобы попросту сжигать раковые клетки, но американские исследователи нашли менее радикальное применение технологии.

В результате возбуждения свободных электронов вокруг наночастиц золота возникают так называемые плазмонные нанопузырьки, которые затем лопаются. Если это происходит внутри клетки, то, в зависимости от концентрации металла, возможны два сценария: она либо взрывается, либо в ее поверхности ненадолго появляются разрывы.

Взрыв раковой клетки изнутри - впечатляющее зрелище, но Лапотко с коллегами интересует прежде всего второй сценарий. В своей последней работе они демонстрируют, как описанную методику можно сочетать с традиционными способами лечения.

Когда нанопузырьки взрываются, сквозь поры в оболочке в клетку легко проникают другие препараты. Облучение опухоли в этот момент тоже оказывается более эффективным. Поэтому ученые предлагают методику, которую называют "квадрапией" (quadrapeuthics) - она сочетает в себе четыре терапевтических элемента. Сначала пациенту вводится традиционный препарат для химиотерапии (в эксперименте использовались паклитаксел и доксорубицин), частицы которого снабжены все теми же "вычисляющими" рак антителами. За ними следуют наночастицы золота. На третьем этапе опухоль "обстреливают" лазером: используется установка, мощность которой в миллионы раз меньше, чем у применяющихся в хирургии. Следом участок однократно облучается небольшой дозой радиации.

По словам ученых, "квадрапия" по своей эффективности превосходит традиционные методики примерно в сто раз. При этом она значительно безопаснее: пациент получает всего 3% от типичной дозы препарата и 6% рекомендованной дозы радиации. Но главное, нейтрализовав защиту раковых клеток изнутри, медики смогли уничтожить сквамозную карциному лекарствами, обычно против нее неэффективными.

Сейчас исследователи ведут переговоры со специалистами онкологических центров при Техасском университете в Хьюстоне и Северо-восточном университете в Бостоне, чтобы начать клинические испытания в ближайшее время. Ожидается, что "квадрапия" будет применяться как самостоятельно, так и в сочетании с хирургическими операциями.

Артем Асташенков