С помощью вычислительного эксперимента ученые из США доказали, что использование обычных наночастиц золота в качестве дополнения к методу мегавольтной лучевой терапии при лечении злокачественных опухолей могло бы не только способствовать «отключению» сосудистой сети опухоли в процессе лечения, но и, вероятно, частично подавить метастазы, улучшив состояние пациента.

Методы лечения злокачественных опухолей, основанные на использовании рентгеновского излучения, известны достаточно давно. Однако до сих пор ученые не могли ответить на один главный вопрос:

какую роль в этих методиках играет сосудистая сеть, находящаяся внутри опухоли. Можно ли использовать ее во благо лечения?

Параллельно в течение последних нескольких лет большое распространение получило использование наночастиц в медицине. В большинстве применений они используются для транспорта медикаментов в пораженные области, в частности, внутрь злокачественных опухолей, куда транспорт лекарства обычными методами зачастую затруднен.

Учитывая, что цель многих научных групп состояла в поиске агента, который мог бы использоваться вкупе с обычной лучевой терапией, увеличивая разрушительное для опухоли воздействие данной методики, группа исследователей предприняла попытку соединить две передовые тенденции. Идея совместной группы из Brigham and Women's Hospital, Dana-Farber Cancer Institute и Harvard Medical School (США) заключалась в том, что в случае с опухолями наночастицы накапливаются в основном в сосудистой системе. При облучении рентгеновским излучением с энергией приблизительно 100 КэВ, наночастицы золота испускают фотоэлектроны, имеющие достаточно малую длину свободного пробега в теле, т.е. достаточно быстро передающие свою энергию окружающим клеткам. Таким образом, местное усиление действия является достаточно существенным.

Подробные результаты работы приведены в журнале International Journal of Radiation Oncology Biology Physics.

Для подтверждения своей гипотезы, научная группа провела теоретический эксперимент. В своей модели они представили эндотелиальные клетки в виде тонких пластин размерами 2х10х10 мкм. При этом круг, составленный из 7 таких клеток, формировал идеализированный сегмент среды, окружающий кровеносный сосуд. Согласно предположению, сделанному учеными, наночастицы золота были случайным образом распределены вдоль стенок кровеносного сосуда.

Для оценки эффекта от добавления золотых частиц ученые ввели новую величину, представляющую собой отношение энергии излучения, поглощенной в присутствии наночастиц, к аналогичной энергии без них. Согласно проведенным расчетам, эта величина в теории приближается к 1,7, т.е. наночастицы обеспечивают почти 70-процентное увеличение эффекта лучевой терапии.

В ближайших планах научной группы проверка выдвинутой теории на практике. Кроме того, необходимы эксперименты, которые покажут, насколько большое количество золотых наночастиц могут быть распределены по кровеносным сосудам. Планируется также рассмотреть методики дальнейшего повышения эффективности лучевой терапии.