Активирани чрез светлина наночастици влизат в битка с мозъчните тумори

Изследователи от Технологичния университет в Сидни, Австралия, и колегите им от Университетите в Харвард, САЩ, и Хенан, Китай, създават платформа за нанозими с двойно действие, задачата на която е да отстрани тумора в мозъка напълно, а след това и да извърши фототерапия.

Двойното действие на нанозомите

Глиобластомът е най-агресивната форма на рак на мозъка. Изключително труден за лечение, тъй като туморните клетки навлизат в околната мозъчна тъкан, което затруднява лекарите да отстранят напълно рака, при това да го направят, без да увредят здравата тъкан. Лечението се усложнява допълнително от кръвно-мозъчната бариера, която ограничава степента, в която медикаментите и лъчетерапията достигат до мозъка.

Учените от Технологичния университет разработват платформа с двойно действие, която се справя и с двата проблема (отстраняването на рака, рецидивите и достигането на лекарствата безпрепятствено до мозъка) с един инструмент от интелигентни наночастици.

„Разработихме подход, при който бисмут-платинова наночастица, свързана с второ абсорбиращо в близката инфрачервена област багрило и с фотосенсибилизатор, индоцианин, може да се комбинира с фототерапия за прецизно лечение на глиобластом. Единични туморни клетки могат да бъдат идентифицирани и след това чрез светлинно облъчване, фототермично аблатирани“, пишат авторите в статията, посветена на проучването и публикувана в списанието Science Translational Medicine.

„Това всъщност е прецизен наръчник за хирурга по време на операцията, а след това и по време на целенасоченото почистване“, казва проф. Бингянг Ши, специалист по наномедицина в Технологичния университет в Сидни. Според него това е значима стъпка към намаляване на рецидивите на глиобластома.

Платформата

Платформата е изградена около изключително тънък, двуизмерен лист, който е обсипан с индивидуално разположени атоми. Те са отложени един по един с помощта на техника, която учените заимстват от полупроводниковата индустрия. Именно този атомен дизайн предоставя на материална две превключващи една след друга функции:

• изобразяване по време на операцията
• фототерапия след нея

И двете функции се активират от една и съща близка инфрачервена светлина. По време на операцията за отстраняването на тумора, атомният дизайн функционира като високочувствителен агент за образна диагностика.

„Флуоресцентното багрило, което е нанесено върху листа, излъчва близка до инфрачервената дължина на вълната, която е невидима с невъоръжено око. Това позволява на хирурзите да видят отделните клъстери от туморни клетки с размери до 44 микрометра, а това е резолюция надхвърляща възможностите на съвременните клинични инструменти за образна диагностика. А когато бъде прикрепена към материала, насочващата молекула му помага да премине кръвно-мозъчната бариера и да се натрупа по специфичен начин в глиомните клетки“, разяснява механизмите проф. Ши.

След като лекарите отстранят видимия тумор, те инжектират същия материал в хирургическата кухина. Там той се реактивира от светлина със същата дължина на вълната за постоперативна фототерапия.

Проф. Ши уточнява още, че платинените атоми превръщат водородния пероксид, произведен от тумора, в кислород и така противодействат на средата с ниско съдържание на кислород, която обикновено предпазва раковите клетки от лечение. В същото време светлината едновременно генерира топлина и реактивни молекули, които унищожават микроскопичните ракови клетки, до които хирурзите не са в състояние да достигнат по време на операцията.

Резултатите

Определят резултатите като окуражаващи. Причината е, че в миши модели на глиобластом подходът потиска рецидива на тумора след операция като постига 100% преживяемост от 60 дни в сравнение с преживяемостта от 42 дни на животните при обикновена интервенция. Тестовете след това показват, че няма забележими неврологични или двигателни нарушения.

„Резултатите са много окуражаващи, но е важно да бъде направено разграничението, че става дума за ранно проучване, проведено върху мишки, а не върху хора. Ефективността на образната диагностика и терапията трябва да бъдат потвърдени и в човешкия мозък“, казва проф. Бингенг Ши.

Ако технологията продължи да се усъвършенства, има надежда, че хирурзите ще могат да видят повече от тумора по време на операцията и да премахнат и много по-голямо количество от останалата тъкан, убедени са учените.

„Всичко това е важна стъпка в посока към намаляване на риска от рецидив, който остава едно от най-сериозните предизвикателства за хората с глиобластом“, заключава проф. Ши.