Испанские исследователи добились значительного прогресса в борьбе с раком мочевого пузыря. Разработанные ими нанороботы, использующие мочевину в качестве источника энергии, способны проникать в раковые клетки и уничтожать их, применяя радиоактивные элементы.
Рак мочевого пузыря – заболевание, которое встречается довольно часто. У мужчин оно занимает четвертое место по распространенности онкологических заболеваний. Несмотря на относительно высокий уровень выживаемости, у пациентов ремиссия длится короткое время. У около половины пациентов с опухолями мочевого пузыря отмечаются повторные случаи заболевания в течение пяти лет после полного выздоровления.
Для поддержания здоровья пациентов требуется регулярное медицинское наблюдение и повторные курсы лекарственной терапии, что оказывает существенную финансовую нагрузку на систему здравоохранения. Этот вид рака относится к одним из наиболее затратных в плане лечения, которое, как правило, включает в себя непосредственную инфузию иммунотерапевтических и/или химиотерапевтических препаратов в мочевой пузырь.
Несмотря на наличие современных методов терапии, они сопряжены с побочными эффектами и не всегда позволяют полностью излечиться от рака мочевого пузыря, что подтверждается данными о рецидивах заболевания. Многообещающей альтернативой может стать использование нанороботов (наночастиц), предназначенных для доставки лекарственных препаратов непосредственно в очаг опухоли. Наибольший интерес вызывают наномашины, обладающие способностью к самостоятельному перемещению внутри организма.
Испанские биохимики из Института биоинженерии Каталонии, Института биомедицины Барселоны и Автономного университета Барселоны разработали подобные «биологические устройства». Информация об этом была представлена в научной статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.
Нанороботы – это кремниевые сферические структуры с пористой оболочкой, размер которых составляет 450 нанометров в диаметре. Внутри этих конструкций находится искусственно созданный радиоактивный изотоп йода, а именно йод-131. Медицинские работники применяют этот изотоп для уничтожения раковых клеток при определенных видах опухолей. Внешняя поверхность биомашин покрыта разнообразными элементами, включая наночастицы золота и молекулы уреазы — фермента, который расщепляет мочевину, образуя аммиак и углекислый газ.
В качестве основного источника энергии для наномашины выступает фермент. Он реагирует с молекулами мочевины, что приводит в движение микроскопические устройства. После этого нанороботы направляют содержимое непосредственно в раковые клетки, обеспечивая накопление лекарственного средства. Благодаря этому терапевтическое воздействие распределяется равномерно по всей поверхности мочевого пузыря, в отличие от существующих противоопухолевых препаратов, для которых это представляет собой значительную трудность.
Испанские биохимики провели испытания своей технологии на лабораторных мышах, предварительно зараженных культурами раковых клеток мочевого пузыря, после чего в их организм были введены нанороботы. В ходе наблюдений, включавших позитронно-эмиссионную томографию и микроскопическое исследование тканей, было установлено, что наночастицы непрерывно перемещались по мочевому пузырю мышей и демонстрировали высокую степень проникновения в опухоль.
«Применение одной дозы наночастиц позволило добиться 90-процентного уменьшения размеров опухолей у грызунов. При этом не было отмечено негативного воздействия на другие органы и системы животных. Как правило, для достижения положительного результата у пациентов с таким видом рака требуется от шести до четырнадцати сеансов лечения. Таким образом, наши нанороботы способны коренным образом изменить подход к лечению рака мочевого пузыря, сократить сроки пребывания в стационаре и снизить затраты на терапию. Однако, прежде чем перейти к клиническим испытаниям на людях, необходимо провести дополнительные исследования», — отметил Один из авторов исследования – Самуэль Санчес (Samuel Sanchez.
Ученые объясняют, почему наночастицы способны проникать в раковые клетки: структура опухолей в мочевом пузыре имеет губчатую и пористую форму, что существенно упрощает доступ нанороботов внутрь тканей.
Испанские исследователи теперь намерены выяснить, возникнет ли повторное развитие раковых клеток у подопытных животных после терапии с использованием наночастиц.