Наиболее опасной разновидностью злокачественной опухоли головного мозга является глиобластома. Борьба с этим недугом представляет значительные трудности, поскольку раковые клетки распространяются в близлежащие области мозга, что затрудняет полное удаление новообразования без повреждения функциональных тканей. Дополнительным препятствием служит гематоэнцефалический барьер, который снижает эффективность лекарственных препаратов и облучения. В результате этих обстоятельств, вероятность выжить через пять лет после постановки диагноза составляет приблизительно 7 %.

Ученые из Технологического института Сиднея, Гарвардского университета и Хэнаньского медицинского училища, разработали разработали инновационную нанотехнологическую систему с двойным функционалом, призванную преодолеть обе эти сложности посредством использования интеллектуальных наноклеточных структур. Описание проведенной работы было опубликовано в Science Translational Medicine.

«Мы сконструировали материал, который последовательно решает две задачи, — объясняет доктор Бинъян Ши, профессор кафедры наномедицины факультета электротехники, машиностроения и биомедицинской инженерии. – Он одновременно служит точным указателем для хирурга во время вмешательства и обеспечивает адресную очистку».

Разработанное решение представляет собой чрезвычайно тонкий двумерный слой, поверхность которого покрыта атомами. Эти атомы размещаются один за другим с использованием методики, адаптированной из сферы производства полупроводников. Такая атомная структура позволяет материалу выполнять две функции: обеспечивать визуализацию в процессе операции и оказывать фототерапевтическое воздействие после ее завершения. Активация обеих функций осуществляется при помощи света ближнего инфракрасного спектра.

«В период хирургического вмешательства он функционирует как высокочувствительный инструмент для визуализации», – поясняет профессор Ши. «Флуоресцентный краситель, нанесенный на лист, излучает свет в области ближнего инфракрасного диапазона, невидимой человеческому глазу, что позволяет врачам-хирургам обнаруживать отдельные скопления раковых клеток размером до 44 микрометров – показатель разрешения, превосходящий возможности современных клинических методов визуализации. Молекула-мишень, прикрепленная к материалу, также способствует его проникновению через гематоэнцефалический барьер и накоплению непосредственно в клетках глиомы».

«После удаления видимой опухоли тот же материал вводят в область операционного поля. Он активируется светом той же длины волны для проведения послеоперационной фототерапии», – отметил он. «Атомы платины преобразуют перекись водорода, вырабатываемую раковыми клетками, в кислород, нейтрализуя среду с дефицитом кислорода, которая обычно защищает злокачественные образования от воздействия терапии. Одновременно свет генерирует тепло и активные молекулы, уничтожающие микроскопические остатки опухолевых клеток, недоступные для хирургического удаления».

В экспериментах на животных с глиобластомой этот метод предотвращал возвращение заболевания после операции, обеспечивая полную выживаемость подопытных в течение 60 дней по сравнению с показателем в 42 дня при использовании только оперативного лечения. При этом не наблюдалось существенных неврологических или двигательных отклонений во время последующего обследования.

«Полученные данные внушают оптимизм, однако стоит помнить, что это лишь начальный этап изучения вопроса, осуществляемого на лабораторных животных, а не людях – и этот момент крайне важен, — подчеркивает профессор Ши. — Необходима дополнительная проверка действенности методов визуализации и лечения непосредственно в человеческом мозге. В случае дальнейшего развития данной технологии существует вероятность того, что врачи смогут лучше различать границы опухоли во время хирургического вмешательства и удалять большую часть пораженных тканей. Это значительный прогресс в борьбе с риском повторного возникновения заболевания, который остается серьезной проблемой для людей, страдающих глиобластомой.»