Ученые выяснили, как наночастицы убивают клетки опухолей

Дата публикации: 03 июля 2020

Междисциплинарная исследовательская группа БФУ им. И. Канта открыла новые особенности влияния формы наночастиц на клетки в злокачественных образованиях, сообщает пресс-служба БФУ.

Исследователи БФУ им. И. Канта изучают, как особенности формы магнитных наночастиц влияют на активацию механизмов клеточной смерти раковых опухолей. Как известно, из-за малых размеров магнитные наночастицы способны поглощаться раковыми клетками человека, что в последующем можно использовать для терапии раковых заболеваний, например, используя локальный нагрев опухоли при воздействии переменного магнитного поля (магнитная гипертермия), целевой доставки лекарств или собственной избирательной цитотоксичности. Благодаря своим уникальным магнитным свойствам, наночастицы могут использоваться в тераностическом подходе (диагностика и персонифицированное лечение) и быть эффективным контрастным агентом в МРТ или визуализации магнитных наночастиц (MPI – magnetic particles imaging). Благодаря последним достижениям в области синтеза наночастиц, становится возможным изготавливать наночастицы желаемых форм и размеров (как, например, кубические частицы в данном исследовании), однако многие особенности поведения таких наночастиц остаются слабо изученными, что делает сложным использования всего арсенала возможностей магнитных наночастиц для лечения и диагностики раковых заболеваний.

Исследователи уже давно смогли создать комфортные условия для существования и размножения раковых клеток «в пробирке» в лабораторных условиях. Конечно, искусственно создаваемые параметры не являются полностью естественными для раковых клеток. Однако благодаря современному оборудованию, можно частично имитировать условия человеческого тела — жидкую среду, которая обеспечивает рост и функционирование раковых клеток продолжительное время. Ученым удалось изучить не только внешнее строение клеток, но детально познакомиться с особенностями внутриклеточных процессов. Таким образом, используя различные методики, можно получить упрощенную, но рабочую модель рака человека в пробирке. Воздействуя различными факторами на клеточную культуру (в зависимости от цели эксперимента), исследователи могут одновременно отслеживать все происходящие изменения в клетках.

Добавляя наночастицы различных форм в питательную среду к клеткам, экспериментаторы из Лаборатории новых магнитных материалов проверяли степень и характер произошедших изменений. Такие малые объекты, как наночастицы могут быть легко «съедены» клетками, но происходит это не всегда – в некоторых случаях наночастицы способны повредить структуру клетки и проникнуть «внутрь силой». Во время этого процесса образуются отверстия в мембранах клеток и/или отдельных органелл (происходит пермеабилизация), что может привести к клеточной гибели. Поведение раковых клеток зависит от концентрации наночастиц в растворе и, что очень важно, от вида рака. Дело в том, что различные клетки неодинаково «отвечают» на воздействие одних и тех же частиц. Этот факт дает возможность создать инструмент на основе наночастиц, избирательно подавляющий раковые клетки и не повреждающий здоровые.

В то же время, взаимодействие наноматериалов и биологических структур, является сложным и многостадийным процессом. Поэтому в исследовании ученые сфокусировались на изучении влияния именно формы наночастиц на характер взаимодействия с раковыми клетками. Всесторонне было изучено влияние наночастиц, отличающихся по форме, на раковые клетки печени человека. В ходе экспериментов было установлено, что пути активации процессов клеточной смерти, отличаются в зависимости от формы наночастиц. Изучив детали этого процесса, мы приблизились к разработке противоракового терапевтического инструмента на основе наночастиц, рассказал аспирант БФУ им. И. Канта Станислав Пшеничников:

«Для меня участие в исследовании позволило получить большое количество практического опыта и дало возможность поработать в передовых лабораториях наших иностранных коллабораторов. Выражаю благодарность иностранным коллегам из Лаборатории Биофизики Института Физики Чешской Академии Наук (The Laboratory of Biophysics, Institute of Physics CAS, Prague, Czech Republic), Института Клинической и Экспериментальной Медицины (Institute for Clinical & Experimental Medicine), Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (Москва), а также коллективу родной Лаборатории новых магнитных материалов за всестороннюю помощь во время проведения исследований. Отдельно выражаю благодарность Олегу Лунову (The Laboratory of Biophysics, Institute of Physics CAS, Prague, Czech Republic), а также Валерии Родионовой и научному руководителю Екатерине Левада за продуктивное руководство во время выполнения исследования. Также выражаю благодарность проекту 5-100 за финансовую поддержку».

Екатерина Левада, руководитель биологического подразделения Лаборатории новых магнитных материалов:

Миссия университета состоит в представлении и трансляции лучших практик российской науки, образования и культуры в Европе, а также повышении международной конкурентоспособности Калининградской области (за счёт наращивания интеллектуального, научно-технического, имиджевого капитала).

Результаты работы опубликованы в статье «Наночастицы оксида железа, индуцирующие пермеабилизацию лизосомальной мембраны, активируют процессы аутофагии и апоптоза клеток печени» авторитетного научного журнала «Nano Convergence».

Источник: www.kantiana.ru

Поделиться: