Нанозолото для диагностики и терапии рака

С развитием молекулярной медицины у учёных появилась возможность создавать принципиально новые препараты, воздействующие избирательно, только на определённые клетки, например, на клетки в очаге болезни, и не повреждающие при этом здоровые ткани. Такие препараты, как ожидается, будут особенно эффективны для терапии рака, ведь для подавления клеток опухоли, как правило, используются очень токсичные действующие вещества

.

Одно из перспективных направлений в разработке таких лекарств связано с использованием наночастиц золота. Само по себе золото биологически неактивно, так что его наночастицы можно относительно безопасно адресно доставлять к раковым клеткам и накапливать там. При облучении лазером, такие клетки будут нагреваться быстрее, чем клетки окружающих тканей. Известно, однако, что раковые клетки более чувствительны к нагреву, поэтому при определённой температуре в злокачественном образовании должны включатся механизмы самоуничтожения.

• Физики и биологи из нескольких институтов Нижнего Новгорода и Москвы объединили усилия, чтобы разработать принципиально новые методы терапии онкологических заболеваний, основанные на использовании наночастиц золота. Эти исследования открывают путь к разработке также и методов неинвазивной, щадящей диагностики, которая в перспективе может заменить, например, небезобидную маммографию.

В основе новой методики лежит недавняя разработка лаборатории молекулярной иммунологии Института биоорганической химии РАН (ИБХ РАН), защищённая несколькими российскими и зарубежными патентами, — искусственные белковые соединения барназа:барстар. Одна часть этого соединения — фермент бактериальная рибонуклеаза (барназа), вторая — её природный ингибитор, белок барстар. К барназе прикрепляется один элемент запрограммированного соединения, а к барстару — другой. В качестве «прицепа» могут выступать компоненты разной природы: флуоресцентные белки, квантовые точки, биологические токсины, наночастицы золота и так далее. Соединение можно по существу собирать как конструктор, и при этом очень точно нацеливать на взаимодействие с нужными клетками организма или даже молекулами.

• В ходе испытаний сконструированных соединений учёные московского ИБХ стали плотно сотрудничать с коллегами из нижегородского Института прикладной физики РАН. В Нижнем Новгороде создаётся оборудование, необходимое для наблюдений за действующими агентами в раковых клетках. Два работающих прибора уже испытываются в Нижегородском госуниверситете и Институте биохимии им. А.Н. Баха (под руководством Александра Савицкого).

«Все противоопухолевые препараты апробируются на экспериментальных животных — иммунодефицитных мышах с привитыми опухолями рака, — комментирует заведующий лабораторией Института прикладной физики РАН Илья Турчин. — Существует методика маркировки раковых клеток флуоресцентными белками. Их вводят в клетки и регистрируют свечение. Можно также прикрепить к ним квантовые точки (полупроводниковые нанокристаллы), которые флуоресцируют с очень высокой интенсивностью и на разных длинах волн. Если доставить точки в раковую клетку, то можно зафиксировать их свечение и обнаружить опухоль. Задача физиков — определить её настоящие размеры, поскольку свет в биологических тканях рассеивается и, если наблюдать снаружи, то опухоль видна сильно увеличено, расплывчато. Чтобы узнать её истинные размеры, мы создаём специальный прибор — флуоресцентный диффузионный томограф».

С помощью томографа физики зафиксировали свечение квантовых точек, доставленных в опухоль молочной железы в подопытной мыши.

• В экспериментах с наночастицами золота также задействован молекулярный модуль барназа:барстар. Задача учёных ИБХ в этих исследованиях состоит в том, чтобы создавать гибридные наночастицы из белков и золота, которые будут адресно доставляться к опухоли. А физики должны разработать приборы, с помощью которых можно будет воздействовать на раковые клетки лазером, а также с высокой точностью измерять температуру в опухоли. Установлено, что раковые клетки более чувствительны к нагреванию, чем здоровые, и начинают гибнуть при температуре +43°С …+45°С и меньшей продолжительности нагрева — поэтому метод терапии рака с использованием нанозолота может оказаться очень эффективным.

«Разработка методов адресной доставки нанозолота в опухоль для локальной гипертермии — очень перспективна, — отмечает Илья Турчин. — Главное преимущество этих методов — их неинвазивность, они основаны на не повреждающем воздействии оптического излучения».

Разработчики ожидают, что стоимость прибора, используемого для нового метода диагностики, составит порядка одного миллиона рублей, это значительно меньше, чем стоимость оборудования, используемого для традиционных методов диагностики — компьютерной томографии или маммографии.

Учёные считают, что в дальнейшем можно говорить о развитии недорогого и высокоэффективного способа лечения онкологических заболеваний. Проект осуществляется по контракту с Роснаукой, который завершится в ноябре 2009 года. Бюджет проекта составляет 7,8 миллионов рублей.

http://nanorf.ru/events.aspx?…