Исследователи во главе с Наньянским технологическим университетом Сингапура (NTU Singapore) разработали новый и точный способ лечения наиболее распространенного типа рака головного мозга с использованием значительно более низкой дозы рентгеновских лучей, чем существующие лучевые методы лечения.
Было показано, что этот метод сдерживает рост опухолей головного мозга у мышей, что открывает путь для будущего клинического применения на людях.
Ежегодно более чем у 300 000 человек во всем мире диагностируется глиобластома, наиболее распространенный рак головного мозга среди взрослых. Рак начинается с роста клеток головного мозга и, если его не лечить, быстро распространяется по мозгу. В среднем пациенты с диагнозом глиобластома живут около полутора лет.
Один из способов лечения – использование радиации, например рентгеновских лучей, для уничтожения раковых клеток. Однако лучевая терапия может случайно повредить здоровые клетки рядом с опухолью, что приведет к таким побочным эффектам, как тошнота, выпадение волос и проблемы с памятью.
Радиодинамическая терапия — это новейший вариант лечения, находящийся в стадии разработки, при котором пациенту вводят специально созданные соединения , которые создают убивающие рак свободные радикалы , когда рентгеновские лучи активируют их. Доза рентгеновского излучения, которую получают пациенты для активации соединений, ниже, примерно от 20% до 30% дозы традиционной лучевой терапии.
Однако противораковые соединения, используемые в радиодинамической терапии и содержащие тяжелые металлы, не воздействуют точно на раковые клетки. Они проникают в здоровые клетки и могут активироваться, если находятся рядом с местом, где пациент получает рентгеновские лучи, что приводит к повреждению здоровых клеток.
Теперь новое исследование под руководством профессора Пу Каньи из Школы химии, химической инженерии и биотехнологии NTU решает эти проблемы, чтобы сделать лучевую терапию глиобластомы более безопасной. Исследование опубликовано в журнале Nature Materials .
Точное уничтожение рака
В основе достижений профессора Пу лежит новое соединение, разработанное его командой, известное как динамический зонд послесвечения молекулярного радио или «MRAP». Он содержит биохимические вещества и йод и не содержит тяжелых металлов.
В экспериментах с мышами, у которых был рак мозга, MRAP вводили непосредственно в опухоли животных с последующим рентгеновским облучением в том же месте. Доза рентгеновского излучения была более чем в шесть раз ниже дозы, вводимой при существующих методах радиодинамической терапии.
MRAP в опухолях поглощают рентгеновское излучение и активизируются, высвобождая убивающие рак свободные радикалы только тогда, когда они сталкиваются со специфическим ферментом, вырабатываемым в аномально больших количествах опухолевыми клетками головного мозга.
Аспирант Сюй Ченг из Школы химии, химической технологии и биотехнологии Сингапурского технического университета проверяет рентгеновский аппарат на предмет утечки радиации. Свойства новых соединений против рака мозга были определены путем облучения их рентгеновскими лучами в аппарате. Фото: НТУ Сингапура.
В своих экспериментах команда NTU заметила, что MRAP не производят свободные радикалы в нормальных клетках, не создавая побочных эффектов. Напротив, традиционные соединения для радиодинамической терапии не такие «умные», и их противораковые функции могут активироваться даже в здоровых клетках.
В результате ожидается, что побочные эффекты от использования MRAP у людей будут ниже, чем при других видах лучевой терапии.
После лечения MRAP опухоли головного мозга у мышей перестали расти, и эти мыши прожили вдвое дольше, чем необработанные мыши — 76 дней по сравнению с 37.
У животных также не было обнаружено признаков повреждения тканей или явной потери веса после лечения MRAP. Соединения в конечном итоге выводились через мочу и фекалии.
«Мы использовали очень низкие дозы рентгеновских лучей и MRAP, убивающих рак. Кроме того, противораковые соединения были активны только в опухоли головного мозга, а не в здоровых клетках », — сказал профессор Пу. «Поэтому мы ожидаем, что наш метод лечения будет более безопасным и будет иметь меньше побочных эффектов, чем существующие».
На MRAP был подан патент, и команда профессора Пу ведет переговоры с потенциальными инвесторами, которые заинтересованы в исследовании.
Результаты команды профессора Пу «представляют собой важный прогресс в сочетании рентгеновских лучей и света для обнаружения и лечения микроопухолей», — сказал профессор Марк Вендрелл из Эдинбургского университета в Шотландии, Великобритания, который не принимал участия в исследовании.
Профессор Вендрелл, который разрабатывает химические зонды, нацеленные на рак и воспаление для исследований трансляционной визуализации в клинике, добавил, что исследование «открывает новые возможности для точного устранения опухолевых клеток у онкологических больных».
«Результаты очень многообещающие: лечение может быть очень эффективным против небольших опухолей при безопасных дозах радиации», — сказал он. «Следующими шагами будет оценка безопасности и эффективности этих методов лечения на более крупных доклинических моделях, а затем и первые исследования на людях».
В будущем команда профессора Пу планирует улучшить способность MRAP воздействовать на раковые клетки и добавить функции сдерживания рака, такие как иммунотерапевтические способности, которые помогут активировать иммунную систему для уничтожения раковых клеток и помочь организму в борьбе с рецидивом рака.
Новые соединения против рака мозга в пробирке, покрытой фольгой, которую загружают в рентгеновский аппарат для определения их свойств путем воздействия на них рентгеновских лучей. Фото: НТУ Сингапура.
Более ранние эксперименты команды, опубликованные в декабре 2022 года в журнале Nature Biomedical Engineering , показали, что у мышей с раком другой тип противоракового соединения, разработанный учеными, предотвращает появление новых раковых клеток, введенных животным.
Это было связано с активацией иммунных клеток мышей, борющихся с раком. Но вместо рентгеновских лучей эти противораковые соединения активировались ультразвуком.
