Магнитные наночастицы «поджаривают» раковые опухоли

 

 

Мыши с раковыми опухолями помещаются в переменное магнитное поле. Находящиеся в опухолях наночастицы разогреваются и отдают свое тепло окружающей их опухолевой ткани, тем самым разрушая ее. (Рис. Jinwoo Cheon)

 

 

 

Каждому родителю, волнующемуся за своего ребенка, известно, что поднявшаяся всего на несколько градусов выше нормы температура может его убить. Но ученые, занимающиеся исследованием рака, нашли способ заставить высокую температуру лечить. В недавно проведенном исследовании они установили, что повышение температуры опухолевых тканей за счет введения в них крошечных магнитов разрушает опухоли, не оказывая видимых побочных эффектов.

Идея уничтожения раковых клеток теплом не нова. Ученые знают, что, как и нормальные, раковые клетки начинают погибать, когда ртутный столбик поднимается выше 43˚C. Вся сложность состоит в том, чтобы убить раковые клетки, не нанеся вреда здоровым. Одна перспективная идея, известная как магнитная гипертермия, предполагает введение в опухоль мельчайших наночастиц, по существу микроскопических кусочков оксида железа или других химических соединений, чтобы придать ей магнитные свойства. Пациент помещается в магнитное поле, меняющее направление тысячи раз в секунду. Такое переменное магнитное поле разогревает находящиеся в опухоли наночастицы, а они, в свою очередь, нагревают и потенциально разрушают окружающую раковую ткань. Так как магнитное поле практически не оказывает влияния на здоровую ткань, она не нагревается и не повреждается.

Но до клинического применения этому виду терапии еще предстоит пройти длинный путь: единственное проведенное на организме человека испытание может похвастаться лишь очень скромными результатами. В значительной степени это объясняется тем, что обычные наночастицы слабо взаимодействуют с внешним магнитным полем. Поэтому для того, чтобы образовавшее тепло могло убить опухоль, доза наночастиц должна быть довольно большой. И хотя наночастицы сами по себе не слишком токсичны, в больших количествах они могут спровоцировать направленную против них атаку со стороны иммунной системы организма, то есть аллергическую реакцию.

Джинву Чеон (Jinwoo Cheon) из Университета Йонсей (Yonsei University) в Сеуле, Южная Корея, и его коллеги задались целью создать наночастицы, которые разогревались бы сильнее, чем обычные. Такие наночастицы можно было бы вводить в организм в меньшем количестве. Ученые разработали двухслойные наночастицы, ядро которых состояло из одного магнитного минерала, а покрывающая его оболочка – из другого. Благодаря взаимодействию между двумя минералами, известному как обменная связь (exchange coupling), такие наночастицы значительно сильнее, чем обычные взаимодействуют с магнитным полем и выделяют до 10 раз больше тепла. Теперь для того, чтобы достичь той же степени гипертермии, пациенту можно вводить только 10 процентов первоначальной дозы наночастиц.

Ученые проверили свой метод на трех мышах, в брюшной полости которых развивались перевитые опухоли из клеток рака головного мозга человека. Они ввели свои наночастицы и поместили мышей внутрь индукционной катушки. Текущий через катушку переменный электрический ток создал переменное магнитное поле. Хотя ученые не могли измерить точную температуру внутри опухолей, по их оценкам, она находилась в пределах 43˚-48˚C. Через 10 минут животных вынули из катушки и в течение 4 последующих недель наблюдали за состоянием опухолей.

Все признаки рака исчезли, и никаких побочных эффектов не наблюдалось. Для сравнения, мыши другой группы получили вместо наночастиц одну дозу доксорубицина – традиционного противоракового средства. Хотя сначала препарат уменьшил размер некоторых из опухолей, они быстро возобновили рост и к концу периода наблюдения достигли четырехкратного размера. Нагревание традиционными наночастицами из оксида железа не оказало на опухоли существенного эффекта.

Исследование корейских ученых высоко оценила наноинженер Наоми Халас (Naomi Halas) из Университета Райса (Rice University) в Хьюстоне. «Эта группа нашла выход из тупика – слабого ответа наночастиц на внешнее магнитное поле, – сдерживавшего развитие магнитной нанотерапии», - оценивает результаты работы профессор Халас. «Я счастлива, что разрабатывается все больше видов основанной на наночастицах гипертермальной терапии, расширяющих арсенал оружия против рака».

 

 

По материалам

Magnetic Nanoparticles Fry Tumors

 

Аннотация к статье Exchange-coupled magnetic nanoparticles for efficient heat induction