В последние десятилетия широко исследуются возможности применения наночастиц для борьбы с раковыми опухолями. Проблема в том, что многие наноструктуры обладают токсическими свойствами, то есть опасны с точки зрения воздействия на нормальные, здоровые ткани. Поэтому задача создания метода лечения, не причиняющего вреда организму в целом, по-прежнему актуальна.
Коллектив ученых из РФ, Словении и Израиля при поддержке Российского научного фонда создал новую стратегию лечения онкозаболеваний, благодаря разработке наноструктур на основе алюминия со сложной формой поверхности. Исследователи использовали чувствительность раковых клеток к изменению концентрации ионов в их окружении. Для изменения ионного состава в межклеточной области ученые применили двумерные наноструктуры с заряженной поверхностью и способностью избирательно притягивать определенные ионы или молекулы.
Чтобы получить такие структуры, исследователи из международной научной лаборатории, созданной в Томске, разработали способ гидротермального окисления нанопорошков на основе алюминия. Размер синтезированных двумерных структур составлял менее 400 нанометров. Они имели большую площадь поверхности за счет множества листов (толщиной менее 5 нанометров), похожих на скомканные листы бумаги.
Полученные структуры получили название «алохен». От иных используемых в антираковых технологиях наночастиц они отличаются тем, что не наносят вред организму человека и выводятся естественным путем. Кроме того, их применение разрешено в медицине.
— Изменение концентрации ионов фатально именно для раковых клеток, — рассказал один из авторов работы, директор Института физики прочности и материаловедения СО РАН Сергей Псахье. — Обычные клетки лишь немного угнетаются, но их жизнеспособности ничего не угрожает.
Перемены в составе ионов приводят к разрушению содержащихся в межклеточном матриксе кислот, необходимых для питания клетки. Раковая опухоль требует значительно больше энергии, чем здоровые ткани, поэтому в буквальном смысле погибает от голода.
Для изучения механизмов действия частиц «алохена» на опухоль использовалось компьютерное моделирование. Чтобы оценить противоопухолевое действие синтезированных наноструктур, исследователи провели эксперименты на отобранных клеточных линиях и на лабораторных мышах.
— Наноструктуры вводили в межклеточное пространство в злокачественном новообразовании с помощью инъекций, — пояснил старший научный сотрудник Института физики прочности и материаловедения СО РАН Александр Ложкомоев. — Пока мы проверили действие нового метода на меланоме и раке молочной железы.
Сначала исследователи изучали действие частиц «алохена» на клетки находящейся в пробирке меланомы, которая является одним из наиболее быстро прогрессирующих и плохо поддающихся химиотерапии видов злокачественных новообразований. Через сутки показатели роста и жизнеспособности опухолевых клеток упали на 30–37%.
Затем в экспериментах на животных наноструктуры на основе гидроксида алюминия вводили подопытным мышам вместе с небольшой, не оказывающей терапевтического эффекта, дозой противоопухолевого препарата доксорубицина. Через семь дней рост опухолей полностью прекращался.
Эта работа чрезвычайно перспективна для дальнейших исследований и трансляции в клиническую практику, отметил заведующий лабораторией «Биомедицинские наноматериалы НИТУ «МИСиС» Максим Абакумов. По его словам, предложенная технология позволяет существенно улучшить эффективность уже существующего противопопухолевого лекарства, причем одновременно понижая его дозу, что также снизит общую токсичность для организма. В свою очередь, сам нанопрепарат безопасен и нетоксичен. Это оригинальный подход, и хотелось бы поскорее увидеть результаты его внедрения в практическое здравоохранение.
