Сфера (наночастица) пронизана сетью красных линий (треками вторичных электронов). Чем их больше и чем дальше они простираются, тем значительнее будет локальное усиление дозы облучения. Фото: Марианна Болова / КБГУ
Российские ученые разрабатывают новую стратегию повышения эффективности радиотерапии новообразований, которая позволит таргетно воздействовать на опухоли. В его основе ― использование наночастиц из тяжелых химических элементов, которые, работая как радиосенсибилизаторы, будут повышать чувствительность 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.
Авторы исследования создали виртуальную модель опухолевой клетки с кластером наночастиц. С помощью математического моделирования рассчитали, какие именно наночастицы, какого размера и при каком типе излучения будут работать эффективнее всего.
В чем суть новой стратегии? Наночастицы тяжелых элементов, например золота, при облучении выпускают шквал вторичных электронов, которые генерируют агрессивные молекулы (активные формы кислорода, АФК) внутри самой опухоли, повышая ее чувствительность к облучению и повреждая ее изнутри, пояснили специалисты. Разработка перспективна для развития новых бинарных технологий (наночастица плюс излучение) лечения опухолей и направлена на решение проблемы устойчивости некоторых видов опухолей к радиотерапии, а также может снизить риск развития побочных эффектов после лечения.
Подробнее об исследовании корреспонденту «Научной России» рассказал аспирант Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН Никита Артемович Пивоваров.
«Физико-химические свойства наших наночастиц позволяют им генерировать значительное количество АФК при воздействии ионизирующих излучений в раковых клетках. Вместе с тем в нормальных клетках, напротив, наночастицы могут действовать как антиоксиданты, то есть нейтрализовать АФК и свободные радикалы, предотвращая повреждение клеток. Таким образом, накопление наночастиц в области опухоли будет способствовать активной генерации АФК, вызывающих гибель опухолевой клетки, и одновременно снижать воздействие ионизирующего излучения в нормальных тканях <…> Прежде чем проводить реальные эксперименты на ускорителе частиц, мы должны с помощью математического моделирования проверить и выбрать наиболее перспективные наночастицы и стратегии облучении для наших целей. <…> В самых ближайших планах ― разработка и синтез наноматериалов с заданными свойствами и оценка их взаимодействия с различными типами ионизирующих излучений. Последующие исследования будут направлены на изучение радиационно-индуцированного выхода АФК в специальных растворах с учетом микроокружения клеток, а уже следующим шагом станет компьютерное моделирование более сложных систем, имитирующих клеточную мембрану с ее бислойной липидной структурой, органеллы и другие клеточные компоненты».
Подробнее ― в нашем видео.
Фото на заставке видео: Марианна Болова / КБГУ