Биохимики создали радиоактивных нанороботов, способных уничтожить опухоль мочевого пузыря

Рак мочевого пузыря — один из самых часто встречающихся. Он занимает четвертое место среди наиболее распространенных опухолей у мужчин. Несмотря на относительно высокую выживаемость, ремиссия у пациентов длится короткое время. Почти половина форм опухолей мочевого пузыря дает рецидивы в течение пяти лет после выздоровления. 

Пациенты нуждаются в постоянном медицинском обследовании и повторном курсе приема лекарств, что в финансовом плане значительно нагружает систему здравоохранения. Этот тип рака один из самых дорогостоящих в лечении, которое обычно предполагает прямое введение иммунотерапевтических и/или химиотерапевтических препаратов в мочевой пузырь.

Современные методы лечения обладают побочными эффектами и не всегда помогают окончательно победить рак мочевого пузыря, о чем говорит статистика по числу случаев возвращения болезни. Перспективная альтернатива такого лечения — нанороботы (наночастицы), способные доставлять действующие вещества непосредственно к опухоли. Особый интерес представляют наномашины, которые могут самостоятельно передвигаться в организме. 

Такие «биологические устройства» создала группа испанских биохимиков из Института биоинженерии Каталонии, Института биомедицины Барселоны и Автономного университета Барселоны. Ученые рассказали об этом в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology. 

Нанороботы представляют собой кремниевые пористые сферические структуры диаметром 450 нанометров, содержащие искусственный радиоактивный изотоп йода — йод-131. Этот изотоп медики используют для уничтожения раковых клеток некоторых типов опухолей. Поверхность биомашин покрыта различными компонентами, среди которых есть наночастицы золота и молекулы уреазы — фермента, осуществляющего расщепление мочевины с образованием аммиака и углекислого газа. 

Последний играет роль «двигателя» наномашины. Фермент взаимодействует с молекулами мочевины, которые заставляют крошечные машины двигаться. Затем нанороботы доставляют свое содержимое прямо в раковые клетки, где накапливается лекарство. В результате терапевтический эффект распределяется равномерно по всему мочевому пузырю, тогда как для уже существующих противоопухолевых препаратов это большая проблема. 

Нанороботы проникают в опухоль мочевого пузыря / © Institute for Bioengineering of Catalonia

Свою технологию испанские биохимики опробовали на лабораторных мышах, которым в организм сперва ввели культуры клеток рака мочевого пузыря, а через некоторое время — нанороботов. Наблюдения за грызунами, включавшие в себя позитронно-эмиссионную томографию и микрофотографии тканей, показали, что наночастицы постоянно двигались по мочевому пузырю мышей и активно проникали внутрь опухоли. 

«С помощью одной дозы наночастиц мы добились 90-процентного сокращения объема опухолей у грызунов. Важно отметить: без видимого вреда для всего остального организма животных. Обычно пациентам с таким типом рака для достижения положительного эффекта требуется от шести до 14 процедур. Проще говоря, наши нанороботы могут произвести революцию в лечении рака мочевого пузыря, сократят длительность госпитализации и уменьшат расходы на лечение. Но прежде необходимы испытания на людях», — отметил Самуэль Санчес (Samuel Sanchez), один из авторов работы. 

Почему наночастицы проникают в раковые клетки? По мнению исследователей, это связано со структурой новообразований внутри мочевого пузыря — губчатой и рыхлой, которая облегчает проникновение нанороботов в их толщу.   

Следующий шаг испанских ученых — понять, произойдет ли рецидив рака у грызунов после лечения наночастицами.