Коллектив ученых из нескольких институтов Красноярска при участии специалистов из Новосибирска и Канады использовал модифицированные ферромагнитные микродиски для разрушения раковых опухолей у мышей. На поверхность покрытых золотом микродисков из никеля прикрепляли молекулы ДНК-аптамеров способные связываться с раковыми клетками. Животным с опухолью в бедре делали инъекцию наноконструкций и подвергали десятиминутному воздействию переменного магнитного поля частотой 100 Гц, что вызывало разрушение опухолевых клеток. Результаты исследования опубликованы в журнале Nucleic Acid Therapeutics.

Мышка во время неинвазивной операции. Разр...

Мышка во время неинвазивной операции. Разрушение раковых клеток микродисками в переменном магнитном поле.

Ученые из разных стран мира разрабатывают несколько методик по использованию магнитных нано- и микрочастиц в медицине. Такие частицы можно использовать для доставки лекарств, выделения клеток или методов магнитной гипертермии. Одно из необычных применений таких частиц — это адресное механическое разрушение клеток, причем без нагревания окружающих тканей. В данном случае важно научиться делать такие конструкции, которые будут связывать лишь с клетками, которые нужно уничтожить. Например, раковыми.

«Сначала мы делаем животному инъекцию микродисков, потом помещаем в специальную установку. Мышка находится в очень слабом магнитном поле, как в магнитно-резонансном томографе со сверхслабым полем (среднее магнитное поле в томографе в 100 раз больше этого, а сверхсильное в 200). Все работает абсолютно бесшумно. Такое поле не повреждает здоровые клетки. Оно только заставляет крутиться туда-сюда, поперек своей оси, микродиски. К поверхности микродисков прикреплены молекулы, которые связываются с белками на поверхности раковой клетки. Получается, что, вращаясь, диски, как бы вырывают белки с поверхности и, тем самым, разрушают раковые клетки», — пояснила один из основных авторов проекта, ведущий научный сотрудник ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН и руководитель лаборатории Красноярского государственного медицинского университета им. В.Ф. Войно-Ясенецкого Анна Замай.

Проект по разработке методов неинвазивной микрохирургии с использованием магнитных микродисков был поддержан Российским научным фондом в 2014 году. Инициатором работы выступил недавно ушедший из жизни доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН Петр Ким. Проект собрал вместе медиков и физиков из разных институтов и стран мира. В новосибирском Институте физики полупроводников СО РАН делают магнитные нанодиски. Красноярские биологи и медики провели селекцию аптамеров к раковым клеткам, и вместе с физиками сконструировали «умные» микродиски, разработали установки для слабых магнитных полей, провели все медицинские исследования и физические измерения. Канадские аналитические химики помогли с определением белковых мишеней аптамеров, конструкций, которые будут узнавать раковые клетки. Для работы даже была собрана специальная установка в которую помешают животное для магнитной терапии.

Необходимо отметить, что этот модельный эксперимент на мышах, лишь доказательство принципа магнитодинамической терапии, а созданные микродиски подходят для борьбы с любыми видами раковых клеток, нужно только правильно направить наноконструкцию. В данной работе применяли молекулы, одноцепочечные ДНК, которые связываются с раковыми клетками карциномы Эрлиха — модельного типа рака, который очень часто используется на первом этапе доклинических исследований на мышах. «У нас есть аптамеры — молекулы, узнающие белки биомаркеры нескольких конкретных типов рака (рака легкого, молочной железы, глиобластомы). Хотя есть и аптамеры к универсальным маркерам любых опухолевых клеток, используя их можно будет лечить любые новообразования», — уточняет Анна Замай.

Ранее красноярские ученые предложили использовать аптамеры для малоинвазивной диагностики рака легкого.