Взрывающиеся нанопузырьки могут убивать раковые клетки

Кластеры атомов золота могут обнаружить и убить раковые клетки, обычно оставленные после операции по удалению опухоли, согласно исследованию новой техники нанотехнологий.

В настоящее время подход были опробован на нескольких мышах. Но исследователи разрабатывают клиническое испытание, которые могло бы начать тестирование терапии у человека в течение следующих 2 лет. Если техника окажется успешной у людей, это может значительно улучшить шансы для больных раком, особенно в тех случаях, когда хирургическое удаление целой опухоли невозможно.

Когда хирурги работают с раковыми больными, они делают все возможное, чтобы удалить все до последней больной клетки, потому что любая оставленная клетка может вырасти в новую опухоль или пустить метастазы по всему телу. Онкологи обычно до операции поводят лучевую или химиотерапию, чтобы повысить шансы на устранение любых остаточных опухолевых клеток. Но это стандартный подход к борьбе с раком просто меры предосторожности.
В последние годы врачи и ученые смотрели обращались за помощью к нанотехнологиям. Один из подходов, использованный исследователями Университета Райс в Хьюстоне, штат Техас, показал, что кластеры атомов золота, известные как наночастицы, могут служить в качестве мощного оружия против раковых клеток. Большие опухоли рака обычно имеют кровеносные сосуды. В результате, когда наночастицы золота вводят в кровоток, они имеют тенденцию просачиваться из отверстия сосудов и собираются вокруг опухоли.

Чтобы очистить свое окружение, эти клетки часто поглощают наночастицы. Но как оказавшись внутри клеток, наночастицы могут выступать в качестве троянских коней. Когда исследователи обдали атомы золота инфракрасным лазерным излучением, которое может походить через сантиметры ткани, частицы нагревались и убивали раковые клетки.

К сожалению, стратегия нагревания наночастиц имеет две проблемы, говорит Дмитрий Лапотко, глава лазерной науки в Masimo Corporation, компании медицинских нанотехнологий в городе Ирвин, штат Калифорния. Во-первых, некоторые наночастицы золота неизменно попадают и в нормальные клеток, поэтому здоровые ткани могут быть повреждены. Кроме того, лазеры, которые обычно используются для нагревания частиц, излучают непрерывные пучки инфракрасного света.

Это тоже распространяет тепло далеко за пределы раковых клеток в нормальную ткань. В тех случаях, когда опухоли растут внутри и вокруг жизненно важных тканей, таких как нервы или артериальные стенки, любой сопутствующий ущерб здоровым тканям может быть изнурительным или опасным.

В попытке сузить направленность терапии Лапотко и его коллеги стремились изменить подход к переключению наночастиц. Они начали с мышей, которые были имплантированы человеческим плоскоклеточным раком, который особенно трудно поддается лечению стандартными методами лечения.

Они добавили в золотые наночастицы иммунные белковые антитела, которые специфически цепляют рецепторы, сидящие на поверхности клеток плоского эпителия. Это сосредоточило частицы, создавая кластеры из десятков из них внутри и вокруг раковых клеток. И вместо излучения лазерными лучами, исследователи выпустили только сверхкороткие инфракрасные импульсы.

Как и хотелось, это мешало теплу распространиться на окружающие нормальные ткани. Но подход имел еще более важный эффект: Это заставило температуру, где были большие кластеры наночастиц золота, подняться выше. Это испарило соседние молекулы воды, создавая крошечные пузырьки, которые быстро расширялись и взрывались, разрывая раковые клетки.

Лапотко и его коллеги сообщают, что эти мини-взрывы позволили не только узнать по звуку, где были расположены опухолевые клетки - и тем самым обнаружить присутствие всех трех раковых клеток, но также уничтожил клетки в процессе. В случаях, когда можно было хирургически удалить большую часть раковой ткани, 100% животных выжили, благодаря тому, что никакие остаточные раковые клетки не остались в организме. И в тех случаях, когда возможно было лишь частичное хирургическое удаление опухоли, выживаемость животных увеличилась в два раза.

"Это очень и очень интересно", - говорит Минь-Чи Хунг из Техасского университета в Хьюстоне, который исследует лечение опухолей наночастицами. Хунг отмечает, что подход очень хорошо согласуется с обычной хирургией, которая способна удалить большие опухоли, но не в состоянии идентифицировать раковые клетки, которые еще остаются.

Новая методика, говорит он, действует как микроскопическая хирургия, нацеленная на те остаточные клетки. Хунг подчеркивает, что многие онкологические подходы, которые работают у животных, не всегда так же эффективны на людях. Но если это произойдет, это откроет новое окно в ликвидации раковых клеток, оставленные после операции.