Российские ученые ведут разработку новой методики, направленной на улучшение результатов радиотерапии при лечении новообразований. Она предполагает точечное воздействие на опухоли с помощью наночастиц, состоящих из тяжелых химических элементов. Эти частицы, действуя как радиосенсибилизаторы, увеличат восприимчивость клеток к облучению и превращать опухоль в более уязвимую мишень. Авторы исследования ― специалисты Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова (Нальчик) и Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (Пущино). Ученые объединили свои усилия в рамках международной коллаборации ARIADNA мегасайенс-проекта NICA. Подробнее ― в нашем материале.
В рамках исследования была разработана виртуальная модель опухолевой клетки, содержащей скопление наночастиц. С использованием математического моделирования определили, какие наночастицы, какого размера и под воздействием какого типа излучения проявят максимальную эффективность.
Суть новой стратегии заключается в использовании наночастиц, содержащих тяжелые элементы, такие как золото. При облучении они высвобождают большое количество вторичных электронов, которые, в свою очередь, создают агрессивные молекулы (активные формы кислорода, АФК) непосредственно внутри опухоли. Это повышает ее восприимчивость к облучению и приводит к повреждению тканей изнутри, как утверждают специалисты. Данная разработка представляется многообещающей для создания новых методов лечения, основанных на сочетании наночастиц и излучения. Она нацелена на преодоление проблемы устойчивости некоторых видов опухолей к радиотерапии и способна уменьшить вероятность возникновения нежелательных последствий после терапии.
Аспирант Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН предоставил «Научной России» дополнительную информацию об исследовании Никита Артемович Пивоваров.
«Уникальные физико-химические характеристики наших наночастиц обеспечивают интенсивное производство активных форм кислорода (АФК) при воздействии ионизирующего излучения в раковых клетках. В то же время в здоровых клетках эти наночастицы, наоборот, могут проявлять антиоксидантные свойства, то есть нейтрализовать АФК и свободные радикалы, тем самым защищая клетки от повреждений. Следовательно, концентрация наночастиц в области опухоли будет стимулировать активную генерацию АФК, приводящую к гибели раковых клеток, и одновременно уменьшать воздействие ионизирующего излучения на здоровые ткани. Перед проведением практических экспериментов на ускорителе частиц необходимо с помощью математического моделирования проверить и отобрать наиболее эффективные наночастицы и режимы облучения, соответствующие нашим задачам. В ближайших планах – разработка и синтез наноматериалов с определенными свойствами и оценка их взаимодействия с различными типами ионизирующего излучения. Последующие исследования будут посвящены изучению выхода АФК, вызванного радиацией, в специальных растворах с учетом особенностей клеточного микроокружения, а затем будет выполнено компьютерное моделирование более сложных систем, имитирующих клеточную мембрану с ее двойным липидным слоем, органеллы и другие клеточные компоненты».