Фотодинамическая терапия – эффективный метод лечения легко доступных раковых опухолей, например новообразований ротовой полости или кожи. Но этот метод, в котором для активации специальных лекарственных препаратов, называемых фотосенсибилизирующими агентами, используются лазеры, не адаптирован для борьбы с глубокими раковыми опухолями. К счастью, ситуация меняется к лучшему благодаря технологии, которая может донести фотодинамическую терапию (ФДТ) в ранее недосягаемые для нее области.

Описанный в журнале Nature Photonics новый подход предусматривает использование пучков света ближнего инфракрасного диапазона, которые при проникновении вглубь тканей преобразуются в видимый свет, активирующий лекарственный препарат и разрушающий опухоль.

«Мы считаем, что это существенно расширит применение этого эффективного метода противораковой терапии, который уже используется», – говорит соавтор исследования Тимиш Охулчанский (Tymish Ohulchanskyy), PhD, профессор-исследователь Университета Баффало (University at Buffalo, UB), заместитель директора по фотомедицине Института лазеров, фотоники и биофотоники (Institute for Lasers, Photonics and Biophotonics, ILPB) UB.

Врачи используют ФДТ для лечения рака не одно десятилетие. Раковые клетки поглощают лекарственный препарат, который доставляется в опухоль путем введения в кровь или локально. Затем на опухоль направляется видимый свет, который заставляет препарат реагировать с кислородом и создавать шквал свободных радикалов, убивающих опухоль.

К сожалению, видимый свет плохо проникает в ткани. Напротив, свет ближнего инфракрасного диапазона хорошо проникает в ткани, но он не может достаточно эффективно активировать лекарственные препараты.

В облученной лазером области (белом квадрате) находятся как живые (зеленые), так и мертвые (красные) раковые клетки, погибшие в результате облучения.
(Фото: University at Buffalo)

Чтобы решить эту проблему ряд ученых занимаются разработкой препаратов, поглощающих ближний инфракрасный свет. Однако этот подход тоже имеет свои ограничения, потому что стабильные и эффективно поглощающие такой свет фотосенсибилизаторы печально известны трудностями с их синтезом.

Исследователи из UB подошли к решению этой проблемы с другой стороны. Чтобы настроить свет на необходимую длину волны, они использовали естественно окружающую опухоль микросреду.

Так, свет лазера ближнего ИК диапазона взаимодействует с природным белком коллагеном, находящимся в соединительной ткани. Это взаимодействие превращает ближний инфракрасный свет в видимый – процесс, известный как генерация второй гармоники. Подобным же образом со светом лазера ближнего ИК диапазона взаимодействуют и природные белки и липиды внутри клеток. В этом случае его преобразование в видимый свет происходит в процессе, известном как четырехволновое смешение.

Таким образом, видимый свет генерируется в глубоких опухолях и может поглощаться препаратом. Активированный препарат в дальнейшем разрушает опухоль.

По мнению руководителя исследования Параса Прасада (Paras Prasad), PhD, профессора химии, физики, электроинженерии и медицины UB, исполнительного директор ILPB, у этого метода много преимуществ.

«У ФДТ нет долгосрочных побочных эффектов, она менее инвазивна, чем хирургия, и позволяет очень точно нацеливаться на раковые клетки», – поясняет он. «Наш подход расширяет применение ФДТ и делает ее еще одним инструментом, который врачи могут использовать, что облегчить боль миллионам людей, страдающих раком».

Оригинальная статья

Photodynamic therapy by in situ nonlinear photon conversion