Проект по тераностике рака Института физических исследований привлек в Армению ученых со всего света

Магнитные наночастицы

Магнитные наночастицы - очень маленькие магнитики, как правило, различные окислы железа, которые с помощью другого магнита (магнитного поля) можно передвигать в человеческом организме или фиксировать на одном месте, и это дает возможность использовать их и как метки, например, для визуализации раковых клеток, и для таргетного воздействия на эти клетки. «Их можно сделать со специальной оболочкой, типа каких-нибудь сахарных кислот и разные клетки их будут воспринимать как еду. И вот они попадают в клетку, и клетка становится меченой, а можно сделать так, чтобы плохие клетки их ели, а хорошие пропускали мимо». Так образно описывает возможное применение магнитных наночастиц в медицине заместитель проректора по науке Уральского федерального университета, профессор Алексей Иванов на полях проходящей в Академии наук Армении международной конференции APRICOT 2023.

Наночастицы известны  давно, в частности, это пигменты в красках или катализаторы, используемые в каталитических реакциях, говорит профессор химической инженерии университета Нотр-Дам (Индиана, США) Александр Мукасян. «В чем сейчас новизна, и почему сегодня происходит революционный скачок? Появились новые химические методы, которые позволили обнаружить неизвестные доселе свойства частиц, когда они достигают размеров нано. Нано – это тот размер, ниже которого появляются новые свойства, которые не обнаруживаются при больших размерах данных материалов. Вот эти новые свойства и привлекают сейчас весь научный мир. В частности, в медицине это доставка лекарства в любую точку, или точечный прогрев», - говорит он.

Карен Мартиросян, профессор Техасского университета, поясняет, что наночастицы это частицы размером 10^-9 метра, которые имеют развитую поверхность, их можно прицеплять к пептидам и доставлять эти частицы прямо к клеткам рака – это называется таргетной терапией. Если раковая опухоль большая, ее легко срезать, как это и делается, но если речь идет о метастазах, мелких кровеносных сосудах, питающих эти метастазы, то надо уничтожить метастазы и перекрыть доступ крови.

По его словам, магнитные наночастицы самодоставляются к раковым клеткам, и с помощью  электромагнитного излучения повышается их температура, происходит гипертермия, и раковые клетки погибают.

Магнитная гипертермия

Магнитные наночастицы в Армении по уникальной технологии синтезируются в Институте физических исследований, и исследуются их свойства и возможности для лечения рака. Как говорит директор института Арам Папоян, используется метод магнитной гипертермии, который позволяет без вреда для окружающих здоровых клеток целенаправленно уничтожать раковые клетки.

«Суть метода гипертермии заключается в том, что к проблемному участку доставляются определенные соединения, содержащие магнитные наночастицы, и происходит саморегулирующееся нагревание. То есть, под воздействием переменного магнитного поля они нагреваются, и нагревают окружающие ткани, и таким образом уничтожают раковые клетки. Но это надо сделать очень таргетно, поскольку окружающие здоровые ткани не должны быть повреждении. Решается также вопрос биосовместимости, поскольку металлы могут быть токсичными для  человека», - поясняет Арам Папоян.

Магнитные тераностики

Один из проектов, над которым работает Карен Мартиросян, это создание тераностиков, частиц, которые позволяют делать как диагностику опухоли, так и терапию. «То есть, с помощью технологий визуализации с использованием тераностиков можно показать, где рак, а  затем с помощью излучения уничтожить его», - говорит он.

По словам ученого, тераностики уже давно используются в радиологии. В частности, радиоактивный йод используется и для обнаружения раковых метастазов, и для лечения рака щитовидной железы. «Одна из моих технологий также уже используется в клинике – при брахитерапии, когда под контролем МРТ вводятся зерна-имплантаты радиоактивного вещества в правильное место, и с помощью малых доз излучения таргетно уничтожаются раковые клетки, и при этом человек не бывает радиоактивным», - сказал он.

Как скоро магнитные наночастицы будут использованы в медицине?

Как говорит Арам Папоян, исследования находятся на стадии моделирования на биологических веществах, экспериментов in vivo пока не проводилось. «В биомедицине есть определенные особенности: любая разработка внедряется после всеобъемлющих испытаний. Но назвать сроки я просто не могу», - говорит он.  

По словам Алексея Иванова, который занимается математическим моделированием свойств больших ансамблей наночастиц, «если мы хотим запустить в организм человека что-то с какой-то целью, то мы не можем просто взять и испытать это на человеке». «Мы должны спрогнозировать сначала. Они магнитики, они могут внутри клетки слипнуться, надо понять это будет хорошо или плохо. И мы в Екатеринбурге занимаемся математическим прогнозированием их свойств в самых разных условиях – в цитоплазме, в кровеносных сосудах. Это находится на очень переднем крае науки, настолько переднем, что пока страшно говорить напрямую, давайте попробуем это на людях. Но к этому надо идти», - говорит он.

«Вот я тоже задал лектору вопрос, сколько времени понадобится для внедрения, и лектор заколебался. Даже в тех областях, когда новые материалы не используются внутри человека, это очень долгий процесс. Например, о керамических двигателях, которые не требуют систем охлаждения, заговорили еще в 1980-х годах, но год предполагаемого индустриального внедрения – 2040-ой,  то есть 60 лет пройдет между открытием и внедрением», - говорит Александр Мукасян.

«Наномедицина - это вопрос будущего. Это не прямо завтра. Хотя какие-то технологии уже применяются, но пока невозможно сказать точно, когда она полностью станет реальностью. Но прогресс идет», - говорит Карен Мартиросян.

Проект MaNaCa

Проект MaNaCa (Magnetic nanoparticles for cancer treatment) – это проект, финансируемый в рамках программы ЕС «Горизонт 2020», который реализует Институт физических исследований НАН Армении в сотрудничестве с Университетом Дуйсбург-Эссен (UDE) Германии и Университетом Аристотеля в Салониках.  Это трехлетний проект, который завершится в марте, общая сумма финансирования составляет 700 000 евро.

Международная конференция «Перспективы Армении в тераностике современной онкологии: APRICOT 2023»

Проходящая сейчас в Академии наук международная конференция «Перспективы Армении в тераностике современной онкологии: APRICOT 2023» – это своеобразное отчетное мероприятие по проекту MaNaCa, хотя в ней принимают участие также и ученые, не участвующие непосредственно в проекте. Как поясняет организатор конференции, заведующий лабораторией твердого тела Института физических исследований Арам Манукян, интерес к теме наночастиц сейчас очень велик, и интерес к конференции, проводимой в Армении, также был столь велик, что ему пришлось отклонить с десяток докладов.

География участников конференции обширна: США, Россия, Германия, Греция, Италия, Франция, Индия, Испания. Примечательно, что на конференции присутствует много молодых ученых. В основном, это студенты вузов-партнеров программы MaNaCa, но много также молодых специалистов из России.

 Как поясняет Арам Папоян, сегодня наука не может развиваться в одной отдельно взятой стране. Только путем обширной кооперации и сотрудничества на стыке разных дисциплин возможен прогресс, считает он. 

Следите за NEWS.am Medicine на Facebook и Twitter