Иногда лучшими решениями являются простейшие из них. Этой философии следуют профессор Северо-восточного университета (Northeastern University) Владимир Торчилин (Vladimir Torchilin) и его группа. Их новое исследование, проведенные в сотрудничестве с профессором физики Дмитрием Лапотко (Dmitri Lapotko) из Университета Райса (Rice University), представлено в статье, опубликованной в журнале Nature Medicine.

«Это абсолютно новая концепция лечения рака», – комментирует свою работу Торчилин, заслуженный профессор фармацевтических наук, директор центра фармацевтической биотехнологии и наномедицины Школы фармации (School of Pharmacy's Center for Pharmaceutical Biotechnology and Nanomedicine). «Мы очень простым способом связали между собой несколько факторов, что дало синергический противоопухолевый эффект».

В 2013 году новаторская работа в области наномедицины
принесла профессору Владимиру Торчилину награду
Европейской академии наук – медаль Блеза Паскаля.
(Фото: Brooks Canaday)

Вместе с физиками из Райса группа Торчилина разработала подход к лечению рака, в котором сочетаются химические и физические механизмы, что позволяет более эффективно уничтожать опухоли, оставляя нетронутыми близлежащие здоровые клетки.

«Вы начинаете с двух очень известных и простых вещей», – объясняет профессор. «С нанолекарств и наночастиц». И те и другие позволяют врачам направлять вещества в определенные клетки организма с помощью факторов распознавания, непропорционально экспрессирующихся на раковых клетках. В случае с загруженными лекарственным препаратом адресными противоопухолевыми нанолекарствами в раковые клетки поступают значительно более высокие концентрации его молекул. В случае наночастиц в раковые клетки, в конечном итоге, попадают крошечные частички золота, также сориентированные на опухоль.

Оба метода широко используются, но в одном терапевтическом подходе они объединены впервые, поясняет Торчилин.

«Итак, теперь мы имеем нормальные клетки с очень небольшими количествами частиц препарата и частиц золота и раковые клетки, в которых всего этого очень много», – продолжает ученый. «Когда эти частицы поступают в клетку – просто потому, что клетки так ведут себя с чужеродными частицами, – они образуют кластеры».

В раковых клетках, посредством рецептор-опосредованного эндоцитоза, происходит самосборка функционализированных антителами
наночастиц золота и загруженных лекарством наноносителей во внутриклеточные нанокластеры. Пороговая «по требованию»
активация этих нанокластеров внешним импульсом лазерного излучения и рентгеновскими лучами является триггером
колокализованных кратковременных внутриклеточных событий – механического взрыва паровых плазмонных нанопузырьков, мгновенного выброса
лекарственного препарата в цитоплазму и локального усиления рентгеновского излучения. Внутриклеточная синергия этих трех механических
и физических событий избирательно усиливает терапевтический эффект стандартной химио- и химиолучевой терапии только в раковых клетках.
(Рис. Nature Medicine)

В раковых клетках эти кластеры будут огромными, а в нормальных – небольшими.

Затем клетки облучаются лазерным светом, который взаимодействует с этими кластерами и провоцирует внутри раковых клеток своего рода мини-взрывы. Это не только нарушает физическую структуру клетки изнутри, но и разрушает систему доставки нанолекарства, содержащую молекулы препарата, вызывая его одновременное и массовое высвобождение.

«В нормальных клетках с небольшими кластерами такой взрыв не произойдет или он будет очень слабым, и нормальные клетки вы повредить не сможете. Но в раковой клетке кластер больше, поэтому пузырек будет большим, способным повредить ее. И, одновременно, как и любой сильный удар, он будет высвобождать лекарство», – объясняет Торчилин.

Каждый из компонентов этого подхода необходим и работает во взаимодействии с другими, осуществляя параллельные химические и физические атаки на раковые клетки и оставляя здоровую ткань относительно невредимой.

«Вы используете стандартные вещи», – подчеркивает профессор. «Вы просто используете их вместе. Все просто».

Оригинальная статья

On-demand intracellular amplification of chemoradiation with cancer-specific plasmonic nanobubbles