За последние десятилетия эффективность лечения онкологических заболеваний значительно повысилась, а по данным Национального института рака (National Cancer Institute) США с 1999 года снизилась и общая заболеваемость раком.

Несмотря на эти факты, большинство пациентов воспринимают диагноз «рак» как синоним высокой вероятности смерти и необходимости применения интенсивных методов лечения, включая агрессивную хирургию, облучение и химиотерапию, с тяжелыми побочными эффектами, такими как рвота, выпадение волос и многими другими, значительно снижающими качество жизни.

В последние годы ученые занимаются разработкой новых методов лечения рака, мишенью которых является только опухоль, то есть не повреждающих здоровые ткани и, таким образом, имеющих меньшие побочные эффекты.

В одном из новых методов лечения для доставки в опухоль лекарственных препаратов используются наночастицы, в частности, углеродные нанотрубки (УНТ), способные создавать высокие концентрации химиопрепаратов внутрь опухолевых клеток, не повреждая при этом клетки здоровой ткани. Кроме того, такие наночастицы увеличивают время, в течение которого препарат находится внутри клетки.

Еще один новый метод – нетепловая необратимая электропорация (non-thermal irreversible electroporation, N-TIRE). Лежащий в ее основе принцип известен с 1898 года, когда он использовался для обработки зараженной бактериями воды. Теперь он применяется для лечения рака. N-TIRE  – это приложение электрического поля к ткани-мишени с целью необратимого открытия пор в мембранах клеток, находящихся в этой области. Такое воздействие на клеточную мембрану приводит к гибели клеток. Их разрушение в этом случае вызывается не термическим воздействием, что очень важно, так как позволяет уничтожать опухолевые клетки без нанесения вреда здоровым тканям.

Биоинженер Рафаэль Давалос (Rafael Davalos)
в своей лаборатории в Virginia Tech.
(Фото: Virginia Tech)

Рафаэль Давалос (Rafael Davalos), биоинженер из Вирджинского политехнического института и государственного университета (Virginia Polytechnic Institute and State University, Virginia Tech), соавтор метода нетепловой необратимой электропорации, сейчас исследует возможность сочетания N-TIRE с углеродными нанотрубками. Он использует N-TIRE для воздействия на опухоль, а углеродные нанотрубки для избирательной адресной доставки препаратов в клетки, как находящиеся внутри опухоли, так и уже циркулирующие по организму.

«Процедура по существу проводится двумя минимально инвазивными (около 1 мм) электродами, расположенными в области-мишени», – объясняет Давалос. «Частота подачи импульсов – около 80 в минуту. Импульсы высокого напряжения, но низкой мощности, поэтому никакого существенного нагрева ткани не происходит».

Отсутствие нагрева ткани очень важно для таких структур как нервы и главные кровеносные сосуды, так как это сохраняет ткань и позволяет лечить ранее неоперабельные опухоли. Хотя процедура имеет субмиллиметровое разрешение, вводимые наночастицы значительно повышают ее адресность.

В целом большинство исследований свидетельствуют о том, что использование метода N-TIRE сопровождается минимальными побочными эффектами, но по поводу терапии углеродными нанотрубками сохраняется некоторая обеспокоенность, так как в отдельных случаях ученые наблюдали определенные нежелательные эффекты, такие как чрезмерная воспалительная реакция и образование свободных радикалов.

«Метод N-TIRE можно безопасно использовать прямо сейчас», – говорит Давалос. «Однако при его сочетании с другими методами нужно проявлять осторожность. При выборе наночастиц мы должны быть уверены в том, что они нетоксичны для организма».

Метод нетепловой необратимой электропорации впервые был применен на людях в 2008 году для лечения рака предстательной железы и показал хорошие результаты. Сейчас проводятся его клинические испытания на больных с раком легких, почек, печени и других органов.

Углеродные нанотрубки, теоретически, очень перспективны для терапии рака, но в связи с их потенциальной токсичностью для организма необходимы дополнительные исследования.

«Комбинированная терапия УНТ и N-TIRE может быть использована для лечения любого типа рака, включая опухоли мозга, простаты, почек, печени и поджелудочной железы, но возможности этого метода ограничены его фокальностью», – добавляет Давалос. «Другими словами, терапевтическому воздействию одномоментно могут быть подвергнуты только 2–3 см ткани. Одной из целей проводимого сейчас исследования является увеличение зоны, которую можно подвергать лечебному воздействию в течение одной процедуры».

Как и в любом другом случае фокального лечения, эта комбинированная терапия будет, вероятно, использоваться в сочетании с традиционными методами до тех пор, пока не будет продемонстрирована ее высокая эффективность.

«Этот метод будет, вероятно, использован в сочетании с другими, представляющими стандарты лечения», – комментирует свою работу Давалос. «Однако его можно использовать и самостоятельно, а также в качестве «терапии отчаяния», когда другие методы уже не эффективны».

Используя минимально инвазивные процедуры, новый комбинированный метод лечения может предложить страдающим раком пациентам улучшение качества жизни и снижение риска метастазирования.

Исследование финансируется Национальным научным фондом (National Science Foundation) США.