Золото поможет при диагностике и лечении рака

Российские и израильские ученые получили наноструктуры для диагностики и лечения раковых заболеваний. Разработку можно использовать в фототермической терапии, для визуализации опухолей и доставки лекарств.

Исследователи из научной школы МГУ «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина», «Сколкова» и Тель-Авивского университета использовали новый подход к внедрению золотых наночастиц в пористые сферы из карбоната кальция (ватерита). Он обеспечивает биодоступность препарата и, в отличие от других распространенных в нанотехнологиях соединений, присутствует в организме в достаточно большом количестве, то есть не вызовет иммунного ответа у организма.

Такая конструкция пригодится, например, в фототермическом уничтожении новообразований. «Опухоль можно эффективно разрушить с помощью гипертермии: вы светите лазером на частицы, скопившиеся в опухоли, золото поглощает свет, происходит локальный нагрев только больных клеток, — ​поясняет Евгений Ширшин, старший научный сотрудник физфака МГУ. — ​Еще важно, что мы можем нагревать опухоль до сравнительно низкой температуры — ​45–50 °C. Дело в том, что клетки умирают по-разному. Есть некроз — ​когда клетки разрушаются и выбрасывают все, что у них было внутри, в «окружающую среду», в частности в кровь. Это вредно для организма. Некроз происходит при очень высокой температуре, около 100 °C. А есть контролируемая гибель клеток, апоптоз. Функционирование клетки нарушается, и организм сам ее уничтожает, при этом никаких продуктов распада в кровь не выбрасывается. Это гораздо безопаснее для пациента. И вот апоптоз как раз происходит при более низкой температуре».

Ткани организма могут пропускать световые волны в диапазоне 750–1000 нм (ближнее инфракрасное излучение), это так называемое окно оптической прозрачности биологических тканей. Частицы золота по отдельности поглощают зеленый свет и отражают красный и оранжевый. Но если вы загружаете много таких частиц, то они, взаимодействуя, начинают поглощать в инфракрасном диапазоне. Воздействуя светом на ватерит с золотом в этом диапазоне, можно нагреть только его, не затрагивая здоровые ткани. Доставить частицы к опухоли можно с помощью антител к белковым рецепторам раковых опухолей. Для диагностической визуализации к этой конструкции можно добавить краситель. Размер наноструктуры — ​примерно 1 мк.

«Коллеги из «Сколкова» придумали метод вмораживания. Идея такая: они берут микрочастицу ватерита и вещество, которое надо в нее загрузить. Это может быть лекарство, краситель или, допустим, наночастицы золота. Ватерит и золото замораживают, и лед как бы вдавливает наночастицы в микрочастицу. А коллеги из Израиля помогли рассчитать, в каком диапазоне волн эта конструкция будет лучше поглощать свет. Мы же занимаемся биомедициной, проверяем, насколько частицы эффективны в клинике», — ​рассказывает о сотрудничестве Евгений Ширшин. Несмотря на показанную в исследованиях высокую эффективность, о применении метода в терапии говорить пока рано — ​впереди долгий процесс регистрации, доклинические и клинические испытания.