Учёные Томского политехнического университета совместно с коллегами впервые изучили влияние наночастиц серебра на чувствительность раковых клеток к нейтронному излучению. Исследование, проведённое с применением клеточных культур пяти видов рака, показало, что наночастицы серебра увеличивают чувствительность клеток к воздействию нейтронного облучения.
В лаборатории ТПУ. Источник: пресс-служба ТПУ
Проект получил поддержку грантов Российского научного фонда и Томской области (№ 22-13-20032). Результаты. опубликованы в журнале Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine (Q2, IF: 4.2).
В настоящее время одним из самых распространенных методов лечения злокачественных опухолей является лучевая терапия. Среди различных видов ионизирующего излучения, применяемых в медицине, выделяется нейтронное излучение. Эффект его воздействия на биологические объекты больше, чем у фотонного излучения (включая рентгеновское и гамма-излучение), а значит, повышает эффективность терапии за счёт усиления повреждения ДНК раковых клеток по сравнению с фотонной лучевой терапией.
Нейтронное излучение особенно эффективно против фотонно-радиорезистентных опухолей, медленно развивающихся новообразований. Нейтронная радиотерапия демонстрирует существенные преимущества при лечении не удаляемых опухолей слюнных желез и рака молочной железы в пределах одного участка. Нейтроны также эффективны при лечении рака предстательной железы, саркомы мягких тканей, рака легких и глиобластомы.
Несмотря на высокую эффективность нейтронного излучения, важно минимизировать дозу и увеличить терапевтический эффект, так как оно имеет существенные побочные эффекты. Биологическое действие ионизирующего излучения можно усилить с помощью радиосенсибилизаторов – веществ, которые повышают чувствительность клеток к облучению. Разработка химических радиосенсибилизаторов началась в конце 1960-х годов, но поиск идеального агента, который эффективно сенсибилизировал опухоли к облучению без существенных побочных эффектов, продолжается по сей день.
Последние годы стали свидетелями появления перспективного подхода – создания радиосенсибилизаторов на основе наночастиц. Такие радиосенсибилизаторы способны повысить эффективность лучевой терапии благодаря уникальным физико-химическим свойствам и многофункциональности. Подобные препараты увеличивают локальное отложение дозы облучения в опухолевых тканях, что приводит к усилению гибели клеток. В качестве радиосенсибилизаторов применяются различные наночастицы, в числе которых – наночастицы серебра (AgNP). Установлено, что благодаря фотоэлектрическому поглощению, комптоновскому рассеянию и генерации вторичных электронов и реактивных форм кислорода наночастицы серебра могут усиливать локальное дозовое осаждение в опухолях.
Благодаря уникальным физико-химическим свойствам и возможности модификации поверхности AgNP становятся особенно привлекательным вариантом для разработки радиосенсибилизаторов нового поколения. Такие сенсибилизаторы смогут преодолеть ограничения традиционной радиотерапии, в частности, радиорезистентность опухолей.
Эффективность AgNP в качестве радиосенсибилизаторов исследована для разных типов излучения: рентгеновских лучей, гамма-лучей и протонных пучков. Влияние свойств наночастиц серебра при нейтронном излучении авторы считают неизученным.
Исследователи в своем проекте применили препарат «Арговит-С AgNP» с наночастицами серебра, созданный политехниками совместно с коллегами. Ученые отмечают низкую общую токсичность и цитостатические свойства препарата, что делает его перспективным для терапии онкозаболеваний.
Биологический эффект оценивали in vitro на моделях опухолевых клеток: рак молочной железы, рак яичников, Т-лимфобластный лейкоз, глиобластома и эпидермоидная карцинома кожи.
Для сравнения в каждой линии применялись клетки, прошедшие только нейтронное облучение без использования наночастиц серебра, клетки, не подвергавшиеся облучению и AgNP, а также клетки, получившие воздействие AgNP разной концентрации (от 0 до 125 мкг/мл) и нейтронного облучения. Облучение образцов проводили на циклотроне ТПУ. После этого оценили радиосенсибилизирующий эффект наночастиц на клеточных культурах.
По данным исследования, наночастицы серебра повышают чувствительность раковых клеток к нейтронному излучению. Увеличение радиочувствительности составило 1,02–2,32 для серии из пяти линий клеток, включая глиобластому. В случае с глиобластом этот показатель достиг 1,22–1,47. Такой результат особенно важен, учитывая ограниченную эффективность существующих терапевтических методов лечения этого заболевания.
В проекте работали сотрудники Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, НИИ психического здоровья ТНИМЦ, Института медико-биологических проблем РАН, СибГМУ и Национального автономного университета Мексики.
Пресс-служба Томского политехнического университета предоставила информацию и фотографии.