Дослідники з Університету штату Орегон розробили новий наноматеріал, який активує дві хімічні реакції всередині ракових клітин. У результаті клітини гинуть через окиснювальний стрес, тоді як здорова тканина майже не ушкоджується. Результати роботи опубліковані в журналі Advanced Functional Materials.
Дослідження спирається на хемодинамічну терапію — «експериментальну стратегію лікування раку, що використовує хімічні особливості пухлин». Ракові клітини зазвичай перебувають у більш кислому середовищі та містять підвищені рівні перекису водню. Ці умови відрізняють їх від нормальних тканин і можуть бути використані для вибіркового впливу.
Класичні підходи хемодинамічної терапії спрямовані на утворення гідроксильних радикалів — «високоактивних молекул з неспареним електроном». Вони пошкоджують клітини шляхом окиснення ліпідів, білків і ДНК. Такий механізм забезпечує локальну токсичність усередині пухлини.
Новіші методи також намагаються генерувати синглетний кисень — «реактивну форму кисню з іншим спіновим станом електронів». Через це він значно активніший у клітинному середовищі. Поєднання кількох типів реактивних форм кисню вважається перспективнішим підходом.
«Однак наявні агенти хемодинамічної терапії мають обмеження», — зазначив Олег Таратула, співкерівник дослідження з Коледжу фармації OSU. «Вони ефективно генерують або гідроксильні радикали, або синглетний кисень, але не обидва типи одночасно». За його словами, каталіз часто є недостатнім для стійкого терапевтичного ефекту.
У новій роботі представлено залізовмісний металоорганічний каркас — «наноструктурований матеріал з іонів металу та органічних лігандів». Він здатен одночасно каталізувати утворення гідроксильних радикалів і синглетного кисню. Лабораторні тести показали високу токсичність для кількох ліній ракових клітин і мінімальний вплив на неракові клітини.
Під час експериментів на мишах із трансплантованими клітинами раку молочної залози наноматеріал вводили системно. «Він ефективно накопичувався в пухлинах, інтенсивно генерував реактивні форми кисню та повністю знищував рак без побічних ефектів», — повідомила Олена Таратула. За її словами, спостерігали повну регресію пухлин і тривалу відсутність рецидивів.
Автори підкреслюють, що дослідження має доклінічний характер. Перед переходом до випробувань за участю людей команда планує оцінити ефективність підходу щодо інших типів раку. Зокрема, йдеться про агресивні форми, включно з раком підшлункової залози.
Роботу фінансували Національний інститут раку США та Національний інститут здоров’я дитини і розвитку людини імені Юніс Кеннеді Шрайвер.