Ученые объяснили феномен гибели раковых клеток от "ржавчины"

Коллективу исследователей из сибирских вузов и научных центров удалось раскрыть тайну одного медицинского опыта - выяснить, каким образом магнитные наночастицы из оксида железа убивают злокачественную опухоль.

Факты успешного применения наночастиц магнетита (это главный компонент железной ржавчины) экспериментально зафиксированы в 2017 году. Для лечения карциномы Эрлиха частицы вводили в кровеносную систему, а когда они собирались в пораженном болезнью органе, подвергали воздействию переменным магнитным полем. Это вызывало гибель раковых клеток.

Такой эффект казался ученым необъяснимым: экспериментаторы считали силу влияния одиночных наночастиц на опухоль незначительной для полной победы над ней. Тем не менее она гибла.

Понять, как и почему это происходит, удалось только сейчас - исследования, проведенные при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ командой специалистов Красноярского научного центра СО РАН, Красноярского медуниверситета, СФУ и Томского госуниверситета, увенчались успехом.

Ключевую роль в некоторых методах современной медицины играет избирательность наночастиц, позволяющая не "травить" лекарствами весь организм, а воздействовать лишь на опухоль, распознавая злокачественные клетки и убивая их. Для этого на поверхность наночастиц наносятся распознающие агенты - аптамеры.

Как выяснили сибирские ученые, при воздействии на введенные в организм наночастицы магнитным полем они начинают группироваться. Подобравшись близко друг к другу и образовав жесткую структуру, частицы кардинально меняют свойства - появляется коллективный постоянный магнитный момент. Именно он позволяет достичь мощного терапевтического эффекта.

Прямая речь

Сергей Карпов, доктор физико-математических наук, профессор, ведущий научный сотрудник Института физики имени Киренского СО РАН и Международного научно-исследовательского центра спектроскопии и квантовой химии СФУ:

- Примечательно, что материалом наночастиц является магнетит - основная составляющая обычной железной ржавчины. (…) Если наночастица закрепляется на внешней поверхности клеточной мембраны или на волокнах межклеточных элементов экзоскелета, ее поворот порождает механическую вытягивающую силу, передающуюся на трансмембранные механорецепторы клетки. Именно воздействие на механорецепторы при условии превышения порогового значения силы запускает апоптоз - программируемую гибель клеток.

Цитата

Татьяна Замай, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Лаборатории цифровых управляемых лекарств и тераностики Красноярского научного центра СО РАН, профессор Красноярского государственного медицинского университета:

- Воздействие низкочастотного магнитного поля на организм создает гораздо меньшие риски и опасности, чем химические и радиационные воздействия, не говоря уже о хирургических методах лечения.

Исследование, проведенное междисциплинарным коллективом ученых, подтверждает возможность эффективного использования магнитных наночастиц в терапии рака. Противораковая терапия с применением магнетитовых наночастиц показала высокую эффективность в опытах на мышах. Результаты опубликованы в Journal of Physics D: Applied Physics.