Шведські та австрійські дослідники продемонстрували на культурі ракових клітин мозку можливість доставлення хімієтерапевтичних засобів до пухлин за допомогою органоелектронної іонної помпи. Результати можуть сприяти розробленню ефективних методів боротьби з раком мозку через доставлення протиракових препаратів безпосередньо в мозок через імплантовані іонні помпи. Дослідження оприлюднене у журналі Advanced Materials Technologies.
Thor Balkhed / Linköping University
Що не так із сучасними методами?
Основним способом лікування пацієнтів із злоякісними пухлинами головного мозку є хірургічне видалення новоутворення. Але навіть після успішного проведення операції невеликі частинки пухлини можуть залишатися в мозку, іноді в масштабах маленького скупчення ракових клітин, що застрягли поміж здоровими клітинами. Цього буває достатньо, щоб невдовзі після лікування хвороба повернулася. Щоб не допустити рецидиву або завчасно спинити його, після хірургічного втручання лікарі застосовують ще й променеву або хімієтерапію. Препарати для боротьби з раком зазвичай вводять пацієнтам внутрішньовенно чи у вигляді таблеток. Це означає, що для потрапляння в потрібне місце, у цьому випадку це мозок, досить токсичні ліки спершу потрапляють у системний кровотік та чинять не завжди бажаний вплив на весь організм. Крім цього, хімієтерапевтичні засоби повинні здолати гематоенцефалічний бар'єр, щоб потрапити в мозок, а це під силу не кожному з них і не повною мірою. Та вчені з Лінчепінзького університету та Грацького медичного університету запропонували потенційний спосіб обходу, що дає змогу доставляти ліки безпосередньо до мозку.
Над чим працювали винахідники?
Вчені припустили, що допомогти пацієнтам уникнути зайвих побічних ефектів хімієтерапії можна завдяки імплантованій органічній електронній іонній помпі. Це пристрій із біологічно сумісних матеріалів, який може контролювати транспорт іонів до клітин. У минулій роботі вони вже демонстрували на мишах можливість застосування подібних іонних помп для полегшення хронічного болю.
Але в новій роботі науковці зосередилися на раку мозку. Вони виростили в лабораторії культуру клітин гліобластоми — однієї з найбільш поширених та агресивних форм раку мозку. Проти клітин використовували хімієтерапевтичний препарат гемцитабін, що має високу ефективність проти злоякісних пухлин, і не вражає здорові нервові клітини, однак погано проходить гематоенцефалічний бар'єр. Розроблена вченими іонна помпа завдяки слабкому струму проштовхує лікарський засіб із резервуара для електроліту через іонний транспортний канал до злоякісних клітин або пухлин.
Біле коло — поперечний розріз скляного капіляра, діаметр якого становить трохи більше ніж 200 нанометрів. Чорна точка посередині — канал, по якому транспортується препарат. Зліва від скляної трубки — сфера з клітин гліобластоми. The Medical University of Graz
Що показали досліди?
Експерименти вчених на культурі клітин вказують, що використання іонної помпи для доставлення до пухлин препарату ефективно знищує злоякісні клітини гліобластоми. Але як і передбачалося, препарат гемцитабін не вражає здорові нейрони мозку, оскільки націлюється лише на клітини, що швидко поділяються, якими є ракові. Так само слабкий струм іонної помпи не перешкоджає електричній активності нейронів, не вимагає використання великих джерел живлення, але ним можна керувати, щоб змінювати дозу введеного препарату, що робить технологію доволі акуратною, заявляють винахідники.
Поки що дослідження проведене лише на культурі клітин, але вчені припускають, що колись імплантовані до мозку іонні помпи зможуть застосовуватися для лікування пухлин головного мозку людей. Але перед тим треба провести ще багато досліджень, зокрема, автори прагнуть перевірити можливість використання інших високоефективних хімієтерапевтичних препаратів для безпечнішого знищення клітин раку мозку, які раніше не розглядалися для цього через нездатність проникати через гематоенцефалічний бар'єр.