Нанороботи намаляват до 90% рака на пикочния мехур

Биохимици от Каталунския институт по биоинженерство (IBEC) създават нанороботи, които успяват да проникнат в туморите, разположени във вътрешността на пикочния мехур, и да ги унищожат с помощта на радиоактивни атоми.

Този вид иновативна терапия срещу рака на пикочния мехур доказва, че е успешна при опитите с мишки.

Изследването

Проучването разкрива как екипът успява да намали до 90% туморите на пикочния мехур при мишки. И това става чрез поставянето на единична доза нанороботи, захранвани с урея.

„След като поставихме единична доза, наблюдавахме как обемът на тумора намалява с 90%. Това е изключително ефективно, особено като имаме предвид, че на пациентите с този тип тумор се налагат от 6 до 14 хоспитализации за прегледи и лечение. Очевидно, че използваният от нас подход би повишил ефективността, тъй като ще намали продължителния престой в болница и разходите за лечение“, коментира резултатите ръководителят на проучването проф. Самуел Санчес.

Създадените от екипа нанороботи представляват порести сферични структури от силиций с диаметър 450 нанометра, които са пълни с атомите на радиоактивен йод 131 – радиоизотоп, който обикновено се използва за локално лечение на тумори. Повърхността им е покрита с два допълнителни елемента – малки златни наночастици и молекули от ензима уреаза.

Именно уреазата изпълнява ролята на двигател за наноробота, защото взаимодействието му с молекулите на уреята, които присъстват в отделителните пътища на болния, кара наночастицата да се движи активно. Това от своя страна е нужно, за да може съдържанието да бъде доставено до туморните клетки, но и действието на нанороботите в целия пикочен мехур да бъде разпределено равномерно. А както поясняват изследователите, тези процеси представляват сериозен проблем при съществуващите в момента лекарства за рак на пикочния мехур.

Преди да направят тестовете, изследователите въвеждат култури от ракови клетки на пикочния мехур в мишките и едва след това започват опитите, чиято цел е да установи дали и как работят наночастиците.

>>>Молекулярен тест, базиран на урина, открива бързо и точно рак на пикочния мехур

Наблюденията показват, че нанороботите се движат постоянно по органите на отделителната система на гризачите и активно проникват в туморите.

Резултатът е намаляване на туморите с 90%, при това след еднократно инжектиране на нанороботите. В същото време не се откриват увреждания на останалите части от тялото на мишките.

Изводът е, че ефективността и високото ниво на селективност на нанороботите се дължат на факта, че неоплазмите, които са във вътрешността на пикочния мехур са много по-порести, а това улеснява проникването на наночастиците.

За нанороботите и възможностите им

По-стари изследвания на екипа потвърждават, че способността на нанороботите да се самозадвижват им позволява да достигнат стените на пикочния мехур. Настоящото проучване е стъпка напред, защото демонстрира не само мобилността им, но и натрупването им в тумора.

Това става възможно благодарение на прилагането на множество техники, на ПЕТ (позитронно-емисионна томография) изображения на мишките и на микроскопски изображения на тъканите, отстранени след приключване на изследването. Заснети са с помощта на система за флуоресцентна микроскопия, разработена специално за този проект от екипа на Института за изследвания в биомедицината (IRB), Барселона. Системата сканира различните слоеве на пикочния мехур като по този начин 3D реконструкцията става възможна, което позволява наблюдение на целия орган.

„Иновативната оптична система, която създадохме, позволи да елиминираме светлината, отразена от тумора, а това от своя страни ни даде възможност да идентифицираме и локализираме наночастиците в целия орган без предварително етикетиране. Видяхме, че нанороботите не само достигат до тумора, но и навлизат в него. По този начин засилват действието на радиофармацевтика“, разяснява Жулиен Коломбели, ръководител на платформата Advanced Digital Microscopy в барселонския Институт за изследвания в биомедицината.

Защо нанороботите са в състояние да проникнат в тумора е въпрос, определян като предизвикателство. Така е, защото нанороботите не притежават специфични антитела, с които да разпознават тумора, а туморната тъкан най-често е по-твърда от здравата.

>>>Създадоха наночастици, които идентифицират и унищожават раковите клетки в гърдата

Екипът забелязва, че тези нанороботи могат да разрушат извънклетъчната матрица на тумора. А това става благодарение на локалното повишаване на pH, случващо се чрез самозадвижваща се химическа реакция. Всичко това благоприятства по-активното проникване в тумора.

Заключението на учените е, че нанороботите се удрят в уротелиума сякаш е стена, но проникват в тумора, сигурно защото е по-гъбест, и се натрупват в него. Ключовият фактор в тези процеси е мобилността, която увеличава вероятността да се достигне и проникне в тумора.

Както подчертава друг от участниците в проучването Жорди Лоп от Изследователския институт CIC biomaGUNE: „Локализираното приложение на нанороботи, които носят радиоизотоп, намалява вероятността от генериране на неблагоприятни ефекти, а голямото натрупване на туморна тъкан благоприятства ефекта от радиотерапията.“

Резултатите от проучването отварят вратата пред учените за използването на други радиоизотопи с по-голям капацитет, които да предизвикат терапевтични ефекти.

За работата на екипа

Изводите от представеното сега проучване на испанските учени са резултат от повече от три години работа и съвместните усилия на различни институции. Поредното доказателство за огромното значение на екипната дейност и това, че откритията, които проправят път напред, се случват благодарение на много учени.

>>>Наносистема, съдържаща желязо и молибден, лекува целево бактериални инфекции

Част от данните са резултат от докторските дисертации на Ана Нортелао и Меритен Сера, изследователи от групата, ръководена от проф. Санчес от IBEC. Каталунският институт е водещата институция в този проект. Част от успеха се дължи още и на тезата на Кристина Симо, съавтор на изследването. Тя провежда изследвания в лабораторията по радиохимия и ядрени изображения в CIC biomaGUNE.

Принос има и групата на Естер Хулиан от Автономния университет на Барселона. Проф. Самуел Санчес е екипът му разработват повече от седем години технологията, която е в основата на създаването на нанороботите.