Открыта еще одна возможность применения однослойных углеродных нанотрубок – обнаружение и уничтожение одной из агрессивных форм рака молочной железы.

А – схематическое изображение комплекса «HER2 IgY – нанотрубка»,
B и С – до присоединения к комплексу антитела,
D и Е – после присоединения

HER2 – одно из семейств генов, регулирующих рост и пролиферацию клеток человеческого организма. Нормальные клетки имеют две копии HER2, но от 20 до 25% клеток рака молочной железы имеют несколько копий этого гена, что приводит к гиперпродукции белка, кодируемого этим геном. Этот белок ассоциируется с исключительно быстрым ростом опухолей и трудностью их лечения. Каждый год диагноз этой формы рака молочной железы ставится 40000 женщинам в США.

Группа исследователей, руководимая учеными из NIST, связала антитело, созданное для атаки на белок HER2, куриный иммуноглобулин Y (IgY), с короткой нанотрубкой (длиной около 90 нанометров). Обе части полученной комбинации – антитело и нанотрубка – играют важную роль в селективном связывании с опухолевыми HER2-клетками и их уничтожении.

Большие генетические различия между птицами и человеком приводят к тому, что куриный иммуноглобулин Y, антитело к HER2, активно реагирует со специфическим белком, вырабатываемым в опухолевых клетках, и не связывается с нормальными клетками, продуцирующими другие человеческие белки. Углеродные нанотрубки через антитела также связываются с HER2-опухолями.

Две уникальные способности углеродных нанотрубок позволяют задействовать такую связь для лучшего обнаружения и уничтожения HER2-клеток рака молочной железы. Инфракрасный свет ближнего диапазона с длинной волны 785 нанометром активно отражается от нанотрубок, и этот мощный сигнал легко обнаруживается рамановской спектроскопией, или спектроскопией комбинационного рассеяния. Увеличение длины света лазера до 808 нанометров приводит к поглощению его нанотрубками, сжиганию их и всего, что с ними связано – в данном случае HER2-опухолевых клеток.

Эксперименты, описанные в статье в BMC Cancer, проводились на лабораторных клеточных культурах. Использование комплекса «HER2 IgY – нанотрубка» для селективного обнаружения и связывания с HER2-опухолями привело к почти 100 процентному уничтожению раковых клеток. При этом близлежащие нормальные клетки оставались неповрежденными. Для сравнения, при использовании одного анти-HER2-антитела без нанотрубок наблюдалось лишь незначительное уменьшение количества раковых клеток.

Слева – результат воздействия на раковые клетки только антител против HER2 белка, справа – использование комплекса «HER2 IgY – нанотрубка»; зеленый цветом обозначены живые клетки, красным – уничтоженные раковые клетки

Следующим шагом команды исследователей будут испытания комплекса «HER2 IgY-нанотрубка» на мышах, чтобы подтвердить, что его способность к уничтожению раковых клеток наблюдается не только на клеточных культурах, но и на животных. В отдельном, но связанном с предыдущим проекте ученые надеются использовать комбинацию нанотрубки с антителом против другого опухолевого белка, MUC4, и испытать ее на раке поджелудочной железы.