Ученые из России заставили лазер и наночастицы быстрее убивать рак
Российские и зарубежные биохимики выяснили, как наночастицы, способные соединяться с раковыми клетками, вырабатывают кислород при "подсветке" лазером, и поняли, как можно значительно повысить их эффективность. Результаты их опытов были представлены в журнале Scientific Reports.
"В дальнейшем мы планируем отобрать те светочувствительные молекулы и наночастицы, которые покажут максимальную эффективность в наших опытах. Мы проверим их работу уже непосредственно на культурах раковых клеток", - заявил Олег Батищев, сотрудник МФТИ и Института физической химии и электрохимии РАН в Москве, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.
Новый арсенал врачей
В последние годы зарубежные и российские ученые все чаще пытаются применять различные наночастицы для борьбы с раком, инфекционными заболеваниями или для лечения неинфекционных болезней. Как правило, они используются в качестве своеобразных "контейнеров" для доставки очень опасных токсинов внутрь опухоли или очага инфекции.
В других случаях наночастицы сами по себе служат средством для удаления опухоли или "киллерами" микробов и вирусов. Они присоединяются к ним и выступают в качестве своеобразной "мишени", привлекающей внимание иммунных клеток, или же на них наводится излучение лазера, нагревающее частицы и сжигающее клетки.
Частицы второго типа, как отмечает Батищев, работают очень хорошо. Они достаточно давно используются для борьбы с меланомой и другими формами рака кожи в рамках так называемой "фотодинамической терапии".
Как правило, они состоят из двух компонентов - веществ, соединяющихся с мембранами раковых клеток, а также особых молекул, способных поглощать энергию света и использовать ее для выработки атомарного кислорода и других крайне агрессивных оксидантов. Они разрушают оболочку опухолевых телец и повреждают их ДНК, что приводит к самоуничтожению опухоли.
Несмотря на огромные плюсы этой терапии, в том числе ее высокую безопасность, отсутствие хирургического вмешательства и низкую токсичность, у нее есть один большой недостаток. Дело в том, что ученые пока не совсем полностью понимают, как эти наночастицы взаимодействуют со светом и как их свойства влияют на скорость формирования оксидантов.
Противораковая оборона
Батищев и его коллеги заполнили этот пробел, создав систему, которая позволяла им следить за реакциями между наночастицами, лучами света, мембраной клетки и окружающей их средой. Они обнаружили, что вырабатываемый ими кислород ведет себя в реальности не так, как предсказывают наблюдения за его формированием в "неживой" среде.
"Мы показали, что время жизни этих форм кислорода на мембране клетки заметно отличается от предыдущих оценок. Эти различия сопоставимы с тем, насколько двумерные пленки графена отличаются по своим свойствам от обычного "трехмерного" углерода", - продолжает биохимик.
К примеру, ученые выяснили, что наночастицы не так эффективно разрушают белки клетки, как на это указывает теория. Эти различия были связаны с тем, как заряженные "хвосты" жиров в ее мембране влияют на движение оксидантов, вырабатываемых светочувствительными молекулами. Они быстро нейтрализовали кислород и мешали ему проникнуть в те части мембраны, где были сосредоточены белки, критически важные для поддержания ее стабильности.
Все это, в свою очередь, говорит о том, что эффективность работы этих наночастиц можно повысить, увеличив их концентрацию на поверхности клеток или заставив их проникать глубже внутрь мембраны, а не просто "приклеиваться" к ней. Так это или нет, российские биохимики проверят в ближайшее время.
