Китайские ученые применили для борьбы с раком вещество, которое обычно используют для предотвращения коррозии. Оно приводит к кислородному истощению раковых клеток, удаляя из них кислород и при этом безопасно для здоровых тканей. Статья об исследовании опубликована в журнале Nature Nanotechnology.

Раковые клетки отличаются от здоровых в том числе ускоренным метаболизмом. Из-за быстрого роста они потребляют в десятки раз больше питательных веществ, чем здоровые ткани. Эту особенность пытаются использовать ученые, чтобы разработать новые методы лечения рака, основанные на «голодании» клеток.

В медицинской практике применяется, например, терапия, которая останавливает развитие новых кровеносных сосудов опухоли, и тем самым лишает ее притока кислорода и глюкозы, необходимых для активного развития. Опухоль не умирает, но не растет и находится в «спящем» состоянии. Однако до сих пор мало внимания уделялось возможности полного удаления из существующих опухолей кислорода. Такое воздействие смогло бы непросто остановить рост опухоли, а полностью уничтожить ее.

Авторы нового исследования решили, что поглотить кислород в клетках опухоли сможет мощный деоксидант, — например вещество, которое применяется в промышленности для удаления кислорода с поверхности металлов и защиты от коррозии. Для успешного применения в медицине такой деоксидант должен быть биосовместимым, безопасным для окружающих тканей и пригодным для инъекций.

Подходящим кандидатом оказался силицид магния (Mg₂Si). Это соединение в кислой среде превращается в силан, который активно связывает кислород с образованием диоксида кремния (фактически, стекла). Из-за того, что реакция силицида магния с кислородом проходит только в кислой среде, побочное воздействие сводится к минимуму — нейтральный pH окружающих здоровых тканей обычно существенно отличается от закисленной среды опухоли.

Схема работы наночастиц Mg₂Si. Внизу слева направо: активация в кислой среде, связывание кислорода, образование агрегатов диоксида кремния. Chen Zhang, Dalong Ni, Yanyan Liu, Heliang Yao, Wenbo Bu & Jianlin Shi / Nanotechnology

В ходе работы ученые создали пригодные для инъекций наночастицы силицида магния и испытали их на линии клеток рака молочной железы MCF-7. Оказалось, что частицы силицида магния действительно вызывают сильную гипоксию клеток. А у мышей, больных раком молочной железы 4T1, лекарство вызвало полное кислородное истощение опухоли и ее частичный некроз. Также ученые обнаружили, что диоксид кремния, побочный продукт реакции связывания кислорода, образует в капиллярах опухоли бляшки, которые блокируют ток крови к опухоли.

Таким образом, исследователи показали возможность применения деоксиданта для борьбы с раком. Он биосовместим, относительно безвреден и даже несет дополнительный терапевтический эффект, блокируя сосуды опухоли. Новое средство может быть особенно эффективно для лечения видов рака, которые вырабатывают большую часть энергии аэробным путем. Тем не менее, прежде чем станут возможно клинические испытания преперата, новое вещество должно будет пройти масштабную проверку безопастности на животных.

Наночастицы сейчас широко применяются в экспериментальных лекарствах от рака. Они используются, например, для диагностики, теплового разрушения опухоли и транспорта лекарств.

Автор: Анна Маньшина