Ученые разработали наночастицы для более точной лучевой терапии
Химики Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского (СГУ) совместно с коллегами из Института теоретической экспериментальной биофизики РАН и Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН предложили способ повышения эффективности лучевой терапии без увеличения дозы облучения. Они разработали платформу на основе наночастиц диоксида церия (CeO₂), предназначенную для усиления радиационного повреждения опухолевых клеток.
Наночастицы диоксида церия считаются перспективными усилителями эффекта радиационного облучения благодаря их способности участвовать в окислительно-восстановительных процессах и усиливать вызванное радиацией образование активных форм кислорода. Однако их практическое применение осложняется низкой устойчивостью в водных средах и, как следствие, ограниченной биодоступностью. Чтобы решить эту задачу, авторы разработали платформу на основе наночастиц диоксида церия, заключенных в силоксановую оболочку — соединение оксида кремния.
Такая оболочка обеспечивает высокую стабильность частиц в воде и физиологических растворах, предотвращает их слипание и не экранирует активный центр наночастиц. При этом радиосенсибилизирующие свойства диоксида церия полностью сохраняются, что позволяет рассматривать разработку не как замену радиотерапии, а как ее функциональное дополнение.
«Мы разработали наночастицы, которые делают лучевую терапию опухолей более эффективной, не усиливая само облучение. Проще говоря, мы помогаем радиации «бить точнее» по раковым клеткам», — рассказала один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник лаборатории неорганической химии Института химии СГУ Ольга Горячева.
Для изучения поведения частиц в клетке ученые пометили наночастицы люминесцентной меткой. Это позволило проследить их внутриклеточное распределение и показать, что частицы эффективно проникают в опухолевые клетки и накапливаются преимущественно внутри них. Во время облучения такие наночастицы усиливают образование активных форм кислорода, что приводит к повреждению ключевых структур раковых клеток, прежде всего митохондрий, которые отвечают за снабжение клеток энергией. В результате раковые клетки теряют способность к выживанию и делению.
В нормальных клетках этот эффект выражен значительно слабее, что делает новый подход перспективным с точки зрения снижения побочных эффектов. По данным авторов, в рабочих концентрациях наночастицы обладают низкой токсичностью без облучения. В дальнейшем оболочка из оксида кремния может служить основой для дополнительной функционализации, например, для селективного направления наночастиц в конкретные типы опухолей или включения диагностических меток.
По мнению исследователей, в перспективе предложенный подход поможет создать
более щадящий и эффективный вариант лучевой терапии, с меньшим числом побочных эффектов. Однако, до клинического применения технологии еще предстоит пройти долгий и сложный путь испытаний на животных моделях и многоэтапных клинических исследований.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.