Российские ученые создали наноскальпель для лечения жидких опухолей
Магнитный наноскальпель для адресной, малоинвазивной микрохирургии трудноизлечимых асцитных опухолей разработал коллектив ученых из Красноярска, Томска и Владивостока при ведущем участии специалистов Красноярского научного центра (КНЦ) СО РАН и Красноярского государственного медицинского университета, 26 апреля сообщает пресс-служба КНЦ СО РАН.
«Умный» наноскальпель, способный избирательно разрушать опухолевые клетки злокачественных новообразований в переменном магнитном поле, создан на основе магнитных нанодисков и ДНК-аптамеров.
Исследования, проведенные разработчиками на экспериментальных моделях асцитной карциномы Эрлиха, показали, что наноскальпель российских ученых адресно воздействует только на клетки-мишени опухоли.
Результаты исследования коллектив ученых представил в статье «Магнитный наноскальпель для эффективного лечения асцитных опухолей», опубликованной в Journal of Functional Biomaterials.
Предполагается, что в сочетании с аппаратно-программным комплексом генерации низкочастотных магнитных полей наноскальпель в дальнейшем можно использовать как основу для разработки инновационных медицинских изделий малоинвазивной и дистанционно управляемой магнитомеханической терапии онкологических заболеваний.
Злокачественный асцит, который называют жидкой опухолью, является одним из трудноизлечимых онкологических заболеваний. При такой патологии жидкость с раковыми клетками скапливается в брюшной или грудной полости, создавая благоприятную для опухоли среду и значительно снижая эффективность лечения.
Методы терапии такого онкологического заболевания, существующие в настоящее время, малоэффективны и высокотоксичны. Магнитный наноскальпель создает возможность разработки новых подходов в терапии асцитных опухолей.
Наноскальпель состоит из двух компонентов: распознающих опухоль молекул — ДНК-аптамеров, и магнитных нанодисков, механически разрушающих опухолевую клетку в переменном магнитном поле.
Аптамеры представляют собой синтетические одноцепочечные молекулы ДНК или РНК, способные специфично связываться с разнообразными молекулами-мишенями. В описываемом наноскальпеле используются аптамеры, специфичные к опухолевым клеткам асцитной опухоли, что позволяет проводить ее точечно-нацеленную терапию.
Аптамеры выдерживают широкий диапазон температур, что обеспечивает длительный срок их хранения. Другое важное преимущество заключается в простоте их химической модификации. Красноярскими учеными ранее был создан короткий аптамер, имеющий высокую избирательность в обнаружении клеток рака.
Кроме проверки эффективности разработанного наноскальпеля in vitro на клетках асцитной карциномы Эрлиха, исследователи провели тестирование его работы in vivo — на мышах.
Полученные результаты показали, что даже после однократного воздействия магнитомеханическая микрохирургия с использованием наноскальпеля — магнитных нанодисков, модифицированных молекулами ДНК-аптамеров, распознающих рак и дистанционно управляемых низкочастотным магнитным полем, существенно снизила количество раковых клеток в асцитных опухолях мышей.
Заведующая лабораторией цифровых управляемых лекарств и тераностики ФИЦ КНЦ СО РАН, руководитель лаборатории биомолекулярных и медицинских технологий Красноярского государственного медицинского университета им. проф. В. Ф. Войно-Ясенецкого, доктор биологических наук Анна Кичкайло рассказала о проведенной командой работе:
«Магнитомеханическая хирургия — один из перспективных методов радикальной резекции опухоли на уровне одной клетки. Мы разработали новый наноразмерный хирургический инструмент — „умный наноскальпель“ на основе магнитных нанодисков. Он способен избирательно разрушать одиночные опухолевые клетки. Магнитные диски являются весьма перспективными конструкциями для магнитомеханического разрушения опухолевых клеток».
Она отметила, что современные технологии способны обеспечить производство таких дисков для терапии опухолей в промышленных масштабах, что позволит распространить в России этот метод лечения рака.
В дальнейшем команда намерена усовершенствовать этот метод для удаления отдельных опухолевых клеток в ходе онкологической операции с целью предотвращения рецидива опухоли.
