Оксиды железа открывают новые пути к лечению рака

Альтернативой традиционному подходу, направленному на уничтожение опухолевых клеток, является нанотераностика, в которой ключевую роль играет избирательность связи наночастиц с опухолевой тканью, способность распознавать злокачественные клетки и действовать лишь непосредственно на них. Это реализуется за счет нанесения на поверхность наночастиц распознающих агентов — аптамеров, небольших фрагментов ДНК. В результате наночастицы приобретают свойство распознавать злокачественные клетки и воздействовать только на них, при этом здоровые клетки такие наночастицы обходят стороной.

Среди подходов, основанных на физических принципах, в последнее время выделяют магнитную нанотераностику, в которой воздействие на организм осуществляется с помощью негреющих низкочастотных магнитных полей.

Междисциплинарная команда сибирских ученых из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», Красноярского государственного медицинского университета, СФУ и Томского государственного университета объяснили экспериментально установленные в 2017 году факты успешного применения наночастиц магнетита в переменном магнитном поле для полного подавления карциномы Эрлиха.

Десятиминутное воздействие переменным магнитным полем на магнитные наночастицы, введенные в кровеносную систему организма и собравшиеся в пораженном органе, вызывало гибель опухолевых клеток. Однако дать объяснение результатам в то время не удалось, поскольку сила воздействия одиночных магнетитовых наночастиц на клетки в условиях эксперимента, как показывали оценки, была слишком низкой для запуска программируемой клеточной смерти.

Исследователи разработали модель и изучили условия запуска гибели злокачественных клеток в переменном магнитном поле, которое вызывает механическое движение магнитных наночастиц, связанных со злокачественными клетками с помощью аптамеров. Ученые выяснили, что сценарий механического воздействия наночастиц магнетита на злокачественные клетки должен учитывать то, что наночастицы в месте расположения механорецепторов таких клеток в присутствии переменного магнитного поля группируются и образуют жесткую структуру.

При этом близкое расположение частиц в структуре кардинально изменяет их магнитные свойства – у такой структуры появляется коллективный постоянный магнитный момент, значительная величина которого и обеспечивает магнитомеханическое воздействие на клетки, достаточное для достижения терапевтического эффекта.