Шановні колеги! Науковий семінар «Актуальні проблеми сучасної біохімії» Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України продовжує свою роботу. 15-го квітня (вівторок) о 10-30 в Актовій залі Інституту будемо слухати доповідь проф. Осинського Сергія Петровича (ІЕПОР НАН України) «Нанотехнології в онкології: теорія, експеримент, клініка, перспективи». Традиційно до цього інформаційного листа додаємо авторські тези доповіді. Запрошуємо Вас та Ваших колег до участі в роботі нашого семінару. З повагою – С.О.Костерін.
Нанотехнологии в онкологии: теория, эксперимент, клиника, перспективы
С.П. Осинский (ИЭПОР НАН Украины)
В настоящее время с целью улучшению диагностики различных заболеваний и повышению эффективности лечения активно используются нанотехнологии. Появились новые термины, такие как наномедицина, нанодиагностика, наноонкология и т.п. Предлагается рассматривать нанообъекты на трех уровнях: наноматериалы, наноприборы и наносистемы. К наноматериалам относят наночастицы, среди которых наиболее активно изучаются «квантовые точки» (quantum dots), «наночешуйки» (nanoshells), нанокристаллы, наноклетки, дендримеры и нанотрубки.
Особое внимание уделяется созданию средств доставки лекарств к органам-мишеням, в частности опухолям. Селективная доставка препаратов осуществляется как с помощью внешнего постоянного магнитного поля, так и моноклональных антител, соединенных с нанокомпозитом, что позволяет селективно воздействовать на опухолевую клетку, экспрессирующую соответствующий антиген, экспрессия которого отсутствует на нормальных клетках. Перспективные нанокомпозиты для селективной доставки цитостатиков получены сотрудниками ИЭПОР НАНУ (академик НАНУ В.Ф.Чехун) и ИХП НАНУ (проф. П.П.Горбик), которые проходят предклинические испытания.
Пролонгированному нахождению нанокомпозита в опухоли способствует так называмый эффект повышенной проницаемости и задержки (EPR), который обусловлен особенностями микрососудистой сети опухоли.
Характерные особенности микроокружения опухоли, в частности гипоксия и внеклеточная кислотность, используются для повышения эффективности традиционных методов терапии. Среди средств модификации особое место занимает локальная гипертермия (ГТ) (повышение температуры опухоли до 43-440С), уже давно и весьма успешно применяющаяся в клинике. Технические проблемы электромагнитной ГТ не позволяют получить максимальный эффект. Решить вопрос можно с помощью магнитных жидкостей (МЖ) на основе наночастиц ферромагнитных материалов, способных нагревать опухоль под влиянием внешнего переменного магнитного поля (ПМП).
Наночастицы ферромагнитных материалов должны быть слабо агломерированы, иметь малый размер (5-30 nm), быть-однодоменными, легко удаляться из организма, иметь высокое значение SLP (specific loss power), проявлять суперпарамагнитные свойства. Широко изучаются и уже применяются в клинике МЖ на основе наночастиц магнетита (Fe3O4). Однако высокая точка Кюри указывает на возможнсоть перегрева окружающих нормальных тканей. Более перспективным выглядит манганит лантан-стронция со структурой перовскита, магнитные свойства которого могут модифицироваться, в частности сменой покрытия и изменением размера.
Сотрудниками ИОНХ НАНУ (академик НАНУ А.Г.Белоус) осуществлен синтез слабоагломерированных кристаллических наночастиц ферромагнитных материалов со структурой шпинели (AFe2O4 (A = Mn, Fe, Co, Ni, Zn; размер 3-5 нм)) и перовскита (La1-xSrxMnO3, размер 14-48 нм) и на их основе получены МЖ. Наночастицы не покрыты, а органической матрицей является 0,025%-й водный раствор агарозы. Величина SLP наночастиц магнетита - 8,46 W/g, наночастиц манганита – 2326,8 W/g. На перевивных опухолях грызунов показан существенный противоопухолевый эффект наногипертермии, индуцированной МЖ и внешним ПМП (300 кГц, 7,7 кА/м, в режиме термоаблации и термохимиотерапии. Установлено, что эффект магнетита зависит от рН среды, в которой находятся наночастицы. рН зависимость для манганита не обнаружена. Полученные результаты позволили считать целесообразным проведение предклинических испытаний МЖ на основе наночастиц манганита.
Собственные и литературные данные позволили сформулировать ряд тезисов, нуждающихся в дискуссии: 1) каковы оптимальные размеры наночастиц? 2) Не является ли необходимым рассмотрение размера частиц в зависимости от их назначения: перенос и ГТ? 3) Насколько необходимо покрытие наночастиц? 4) Что более эффективно для клиники: применение постоянного магнитного поля или моноклональных антител для целевой доставки препаратов в опухоль? 5) При создании нанокомпозитов для онкологии нужно учитывать особенности микроокружения опухоли (низкий внеклеточный рН и гипоксия), которые могут влиять на реализацию эффекта наночастиц.