Кремниевые наночастицы с полимерным покрытием делают химиотерапию безопасной для здоровых клеток.

Известно, что химические вещества, которые используют для борьбы со злокачественными опухолями, очень токсичны не только для раковых клеток, но и для всего остального организма, и, к сожалению, часто случается так, что больной, даже поборов рак, уже не может справиться с последствиями самой химиотерапии.

Раковые клетки. (Фото: Heidi / Flickr.com.)

Биодеградация кремниевых наночастиц: (I) локализация наночастиц на мембране клетки; (II) проникновение в цитоплазму, сопровождающееся их частичным распадом; (III) полное растворение наночастиц через 10-13 дней. (Иллюстрация: Любовь Осминкина, МГУ.)

И потому одна из главных проблем, которую сейчас пытаются решить онкологи по всему миру – это адресная доставка лекарственных препаратов в опухоль. Как сделать так, чтобы опасное лекарство не растекалось по всему телу, а приходило бы прямиком к раковым клеткам и убивало только их? Например, использовать наночастицы – из них вполне может получиться своеобразная «посылка», которая вскроется и освободит содержащееся в ней противораковое вещество, только дойдя до «адресата» (то есть до опухоли).

Наночастицы делают из самых разных материалов, однако у многих из них есть один существенный минус – они не выводятся из организма. Пусть они с высокой точностью проникают именно в опухоль и с высокой эффективностью уничтожают её – потом-то они всё равно остаются в тех же тканях, и из-за того, что они продолжают там сидеть, они способны нанести вред. (Кроме того, не стоит забывать, что абсолютно точная адресная доставка пока невозможна, и какая-то доля частиц в любом случае осядет в совсем другом месте.)

Иными словами, наночастицы должны быть не только биосовместимы – чтобы не нанести вред при первом попадании в организм, – они должны потом ещё и сами разрушиться, причём продукты их распада должны быть безвредными. Удачным решением здесь могли бы стать наночастицы на основе кремния, которые при разложении дают кремниевую кислоту, необходимую для укрепления костей и роста соединительных тканей. Будут ли они распадаться, попав в организм?

Прошлым летом мы писали об экспериментах исследователей из Московского государственного университета и Института фотонных технологий им. Лейбница в Йене, которые показали, что кремниевые наночастицы, во-первых, действительно могут оседать на раковых клетках, а во-вторых, спустя некоторое время они полностью распадаются – на тринадцатый день от наночастиц ничего не оставалось.

После этого настало время проверить их уже с лекарственным препаратом внутри; результаты новых опытов описаны в недавней статье в Journal of Controlled Release, соавторами которой, помимо Любови Осьминкиной и её коллег из МГУ, стали сотрудники Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Российского Онкологического Научного Центра имени Н.Н. Блохина, Института теоретический и экспериментальной биофизики (ИТЭБ) РАН и Университета Восточной Финляндии.

Кремниевые наночастицы пронизаны множеством пор и могут впитывать в себя разные вещества, но, чтобы лекарство не потерялось по дороге, его запечатывали в «нанопосылке», покрывая частицы особым термочувствительным полимером, после чего их добавляли к культуре опухолевых клеток. Клеточную культуру с наночастицами нагревали электромагнитным либо инфракрасным облучением до 37°С и выше. По словам ведущего научного сотрудника лаборатории цитотехнологии и лаборатории тканевой инженерии ИТЭБ РАН Андрея Александровича Кудрявцева, полимер, покрывающий наночастицы, при нагревании сжимается, и действующее вещество может выйти из пор наружу, к раковым клеткам; как раз благодаря полимерному покрытию противоопухолевые препараты работают намного эффективнее.

Опыты проводили не только на культуре клеток, но и на животных: после того, как мышам с карциномой вводили наночастицы и обрабатывали их электромагнитным излучением, опухоль у животных начинала расти медленнее, а сами они жили дольше.

Но прежде чем такие наночастицы войдут в клиническую практику, этот метод нужно еще оптимизировать – очевидно, что действенность наночастиц должна зависеть от их размера, концентрации, дозы и т. д. Скорее всего, подобная терапия будет состоять из нескольких повторяющихся циклов, в которых наночастицы будут вводить в организм больного и облучать их после того, как они осядут в опухоли.