"Троянский конь" борется с раком

Использование нанотехнологий для лечения злокачественных опухолей является весьма многообещающим, ведь при этом можно воздействовать преимущественно на раковые клетки и свести к минимуму повреждение здоровых тканей. Учеными на данный момент предложено много способов борьбы против рака, одним из которых является фототермическое разрушение клеток.

Суть этого метода следующая: если наночастицы золота находятся внутри опухоли, чего можно добиться путем конъюгации наночастиц с антителами или пептидами, специфичными к данным раковым клеткам, то при взаимодействии со светом резонансной частоты возбуждаются плазменные колебания электронов, которые сильно разогревают частицы, что вызывает фотоиндуцированную гибель злокачественных клеток. Это явление называется плазмонным резонансом. Но, к сожалению, не все области опухоли могут быть доступны для взаимодействия с наночастицами.

Внутри опухоли часто наблюдаются зона некрозов, вызванная продолжительной гипоксией: в результате быстрого роста и распространения злокачественных клеток некоторые области опухоли становятся изолированными от кровеносных сосудов. В клетки из этих регионов не поступает кислород, глюкоза и другие питательные вещества, и они гибнут. Терапия таких опухолей неэффективна, т.к. часть клеток в гипоксических областях может уцелеть, метастазировать и образовать новые точки опухолевого роста.

Отклик иммунной системы организма на присутствие мертвых клеток заключается в том, что в опухоли начинают собираться кровяные моноциты. Пересекая эпителиальную мембрану, они превращаются в макрофаги. В раке молочной железы, например, макрофаги составляют до 70% массы опухоли.

Т.к. моноциты обладают способностью к фагоцитозу, то можно поместить наночастицы именно в них, как предложила группа ученых из университетов Техаса и Индианы. Моноциты, привлеченные скоплением мертвых клеток, движутся внутрь гипоксических областей опухоли, превращаются в макрофаги и играют роль "троянского коня".

Стоит отметить, что внутриклеточный груз моноцитов должен оставаться неактивным и безвредным до тез пор, пока его доставка в зону некрозов не закончится. Было выяснено, что наночастицы золота полностью удовлетворяют этому требованию.

Для своих экспериментов ученые из США использовали наночастицы, состоящие из кремневого ядра радиусом 60 нм, окруженного золотой оболочкой толщиной 27 нм. Максимум поглощения таких оболочек составляет 754 нм, т.е. находится в ближней инфракрасной области. В качестве опухоли были выбраны клетки рака молочной железы, образующие при росте плотные шарики диаметром приблизительно 780 мкм, в центре которых возникает зона некрозов. К раковым клеткам были добавлены макрофаги, начиненные нонооболочками золота. Через 3 дня их облучили лазером, наночастицы разогрелись и вызвали фотоиндуцированную гибель злокачественных клеток. Смерть раковых клеток была подтверждена при помощи флуоресцентных красителей. На рисунке зеленым показаны жизнеспособные клетки, которые формируют внешнюю оболочку вокруг темной области некрозов. Красным обозначены погибшие макрофаги, начиненные золотыми нанооболочками, а желтым - термически разрушенные клетки рака. Слева находится область, которую не облучали для внутреннего контроля. В этом районе ни макрофаги, ни раковые клетки не погибли.

Также учеными было показано, что разрушение гипоксических областей опухоли предотвращает дальнейший рост, распространение и метастазирование злокачественных эпителиальных клеток.

Автор: Вышиванная О. В.

По материалам acs.org (на англ. языке).

• Как химические реакции истощают питательные вещества в растительных напитках
• Двухразовая инъекция снижает риск ВИЧ на 96%
• Будущее контрацепции: на что надеяться в ближайшие годы
• Контрацепция и религия: как соблюсти баланс?
• Эволюция контрацептивов: от древних методов до современных технологий
• Жажда как индикатор обезвоживания: насколько она точна?
• Учёные объяснили рост тяжёлых инфекций, вызываемых Streptococcus
• Платформа искусственного интеллекта повышает точность диагностики рака легких