Ученые узнали, как наночастицы убивают раковые клетки

Воздействие магнитных наночастиц на раковые клетки печени человека изучили исследователи Балтийского федерального университета (БФУ) им. И. Канта и НИТУ "МИСиС". По мнению авторов, их исследование может улучшить лечение онкологических заболеваний. Результаты работы опубликованы в журнале "Nano Сonvergence".

Благодаря своим уникальным свойствам магнитные наночастицы могут использоваться при тераностике — диагностике и персонифицированном лечении онкологических заболеваний, а также быть эффективным контрастным агентом для МРТ при обследовании и визуализации опухолей.

Как известно, раковые клетки человека могут поглощать магнитные наночастицы. Это свойство можно использовать для терапии онкологических заболеваний как минимум тремя способами: локальным нагревом опухоли при воздействии переменного магнитного поля (магнитная гипертермия), целевой доставкой лекарств или избирательным цитотоксичным влиянием наночастиц на раковые клетки.

Сотрудники лаборатории новых магнитных материалов БФУ им. И. Канта, используя различные линии раковых клеток печени, изучили особенности воздействия наночастиц на органеллы клеток и детально познакомились с особенностями внутриклеточных процессов. Такие малые объекты, как наночастицы, могут быть легко "съедены" клетками, но происходит это не всегда — в некоторых случаях наночастицы способны повредить структуру клетки, проникнуть внутрь и убить ее. Добавляя наночастицы оксида железа различных форм в питательную среду к клеткам, ученые получили возможность проверять степень и характер произошедших изменений в клеточной культуре.

По словам авторов исследования, 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 те же частиц. Это позволяет создать на основе наночастиц инструмент, избирательно подавляющий раковые клетки и не повреждающий здоровые.

Исследователи всесторонне экспериментально изучили влияние магнитных наночастиц разной формы на раковые клетки печени человека. Они установили, что нанокубики и нанокластеры оксида железа способны активировать работу определенных генов, которые дают "команду самоуничтожения" раковым клеткам печени. Это открытие проливает свет на механизмы регуляции клеточной смерти, вызванной цитотоксичностью наночастиц.

«Механизм токсического эффекта связан с прогрессирующей проницаемостью мембран лизосом в гепатоцитах, что провоцирует процессы апоптоза и аутофагии — «клеточной гибели», — пояснил соавтор исследования, заведующий лабораторией «Биомедицинские наноматериалы» Национального исследовательского технического университета «МИСиС» Максим Абакумов.

Это открытие в дальнейшем может быть использовано для терапии или диагностики раковых заболеваний при помощи наночастиц, считает руководитель лаборатории новых магнитных материалов БФУ им. И. Канта Валерия Родионова.

«Этот междисциплинарный проект объединил ученых из разных областей: физиков, химиков и биологов. Наша совместная работа позволила не только синтезировать уникальные типы наночастиц, но и проанализировать механизмы специфических клеточных сигнальных путей, которые они активируют в клетке», — рассказала она РИА Новости.

Колаборации в научном мире часто оказываются определяющими при проведении исследований. Так, микроскопические исследования были проведены в лаборатории биофизики, под руководством доктора Олега Лунова, заведующего лабораторией (институт физики Чешской академии наук). В исследовании также принимали участие сотрудники Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева.