Ученые Аргоннской национальной лаборатории Министерства
энергетикиСША(U.S. DepartmentofEnergy'sArgonneNationalLaboratory)и Медицинского центра Чикагского
университета (UniversityofChicagoMedicalCenter) потрясли мир материаловедения и исследований рака,
о чем свидетельствует обложка февральского выпуска журнала NatureMaterials за 2010 год.
Рак
мозга, как известно, плохо поддается лечению стандартными методами, поэтому
ученые решили заглянуть за пределы медицинских стандартов и применить в
качестве альтернативы наноматериалы.
«Наша цель – разработать «умные» передовые
материалы с уникальными свойствами», - говорит Елена Рожкова (ElenaRozhkova),
сотрудникАргоннского Центра наноматериалов
(Argonne'sCenterforNanoscaleMaterials - CNM). «Наши усилия направлены на улучшение качества
жизни наших соотечественников, включая разработку новых медицинских технологий».
Большая
исследовательская группа, включающая ученых из Агроннской национальной
лаборатории и Центра опухолей мозга Чикагского университета (UniversityofChicagoBrainTumorCenter), разработала метод, в котором для борьбы с
ракомприменяютсяпокрытые золотом железно-никелевые
микродиски, связанные с клетками раковой опухоли специфическими антителами.
Микродиски – пример наномагнитных материалов,и они могут использоваться для исследований механики клетки и
активирования механочувствительных ионных каналов мембраны, а также для
повышения эффективности противораковой терапии.
Саморазрушение раковых клеток после присоединения к ним нанодисков и
применения слабого магнитного поля
Диски обладаютспино-вихревым состоянием и, находясь на раковых клетках, не проявляют
никакой активности, пока не попадают под воздействие слабого переменного
магнитного поля, вызывающего вихревой сдвиг, создающийколебания. Энергия колебаний передается
клетке и вызывает ее апоптоз, или «самоубийство».Авторы разработки считают основной причиной гибели раковых клеток
вызываемое нанодисками механическое повреждение мембраны, ведущее к нарушению
клеточного ионного транспорта (что расценивается ими как триггер апоптоза), в
то время как само по себе механическое повреждение мембран не является
достаточным по силе воздействия для физического их разрушения игибели клетки и в худшем (или в лучшем)случае может вызвать ее некроз.
Так как
антитела привлекают нанодиски только к раковым клеткам, процесс оставляет
окружающие здоровые клетки неповрежденными. Это делает метод непохожим на
традиционные методы лечения рака, такие как химиотерапия или облучение,
негативно влияющие на нормальные здоровые клетки.
«Мы очень рады такому слиянию науки о
материалах с науками о жизни, но мы находимся еще на ранней стадии разработки»,- говорит материаловед Валентин Новосад (ValentynNovosad)
(Аргоннская национальная лаборатория).«Скоро мы планируем начать
доклинические испытания на животных, но до клинических испытаний пройдет еще
несколько лет. Все пока находится на стадииэксперимента».
Помимо
дальнейших испытаний и изучения нового метода лечения ученые должны проверить
возможные побочные эффекты, которые вполне могут остаться незамеченными при
лабораторных экспериментах.
«Использование наноматериалов для лечения
рака не является новой концепцией, но возможность разрушать раковые клетки без
нанесения вреда окружающим здоровым тканям несет в себе большой потенциал»,
- говорит Рожкова. «Эта цель может быть
достигнута только с помощью таких различных областей знания как физика, химия,
биология и нанотехнологий. Наши результаты могут оказать большое влияние на
важные области науки и современных передовых технологий».