Японские ученые из Института комплексных исследований клеточных материалов (iCeMS) при Киотском университете разработали новый метод лечения рака, основанный на квантовой физике. Суть в том, что в раковые клетки вводят наночастицы с йодом, а затем применяют рентгеновское излучение. В итоге за три дня опухолевая ткань погибает. Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Scientific Reports.
Молекулярный биолог Фуюхико Таманои, руководивший разработкой новой методики, объясняет механизм ее действия так:
Под действием света в металлах происходит высвобождение электронов. Данное явление известно как фотоэлектрический эффект. Оно было впервые объяснено Альбертом Эйнштейном в 1905 году, и это стало первым шагом к возникновению квантовой физики. Наше исследование показало, что фотоэлектрический эффект можно вызвать в раковых клетках с помощью йодсодержащих частиц и рентгеновских лучей.
Чтобы лучевая терапия эффективно уничтожала опухолевую ткань, в последней должно присутствовать достаточное количество кислорода. Под действием ионизирующего излучения образуются активные формы кислорода (свободные радикалы), которые повреждают ДНК опухолевых клеток. Но клетки внутри опухолевых очагов зачастую находятся в состоянии гипоксии (кислородного голодания), потому что их не достигают кровеносные сосуды. Против них лучевая терапия работает плохо.
Фуюхико Таманои с коллегами попытались решить эту проблему и найти другие способы повреждать ДНК раковых клеток. Ранее ученые уже обнаружили, что опухолевую ткань могут разрушать наночастицы с гадолинием, если воздействовать на них рентгеновским излучением.
На этот раз было решено использовать йодсодержащие пористые кремнийорганические частицы. Йод дешевле гадолиния, и из него высвобождаются электроны с более низким уровнем энергии.
Интеллектуальная собственность https://www.euroonco.ru
Электроны разрывают ДНК опухолевых клеток
Для испытания новой методики были созданы опухолевые сфероиды — модели опухолевой ткани в виде сфер. Ученые ввели в них наночастицы с йодом, а затем воздействовали рентгеновскими лучами. Это привело к гибели раковых клеток в течение трех дней. Используя излучение с разными уровнями энергии, исследователи подобрали оптимальный — 33,2 килоэлектронвольт.
Анализ показал, что наночастицы проникают внутрь злокачественных клеток и находятся в них вне ядер. Под действием рентгеновских лучей йод высвобождает электроны, которые повреждают ДНК, вызывая в ней двухцепочечные разрывы. Это и приводит к гибели клетки.
Котаро Мацумото, соавтор исследования, отмечает:
Наше исследование — яркий пример использования феноменов квантовой физики внутри раковых клеток. Похоже, что облако электронов с низким уровнем энергии повреждает ДНК и вызывает в ней двухцепочечные разрывы, с которыми не могут справиться механизмы репарации. Это приводит к запрограммированной клеточной смерти.
В настоящее время японские исследователи и их американские коллеги продолжают изучать, как из йода высвобождаются электроны под действием рентгеновских лучей. Также ученым хочется разработать частицы, которые будут выделять электроны непосредственно рядом с ДНК. Это поможет повысить эффективность лечения. Также в планах испытания наночастиц на лабораторных животных.
В научных журналах регулярно появляются публикации о том, как ученые в очередной раз создали новый противоопухолевый препарат или новую методику борьбы с раком. К сожалению, не все эти разработки в итоге находят применение в клинической практике. Многие из них оказываются недостаточно эффективными, безопасными. Перед регистрацией каждый новый противоопухолевый препарат проходит долгий путь в виде разработки, доклинических исследований, клинических испытаний. В клиниках «Евроонко» применяются все современные оригинальные противоопухолевые препараты, зарегистрированные в России. Они всегда в наличии, и мы готовы немедленно начать лечение.
Источник: sciencedaily.com.
Читайте также:
круглосуточно
и событий клиники
