Науковці Інституту експериментальної патології, онкології і радіобіології НАН України за підтримки колег з Інституту електродинаміки НАН України розробили унікальний метод лікування злоякісних пухлин – наногіпертермію .
За статистикою, вже більше 20-ти років онкологічні захворювання посідають друге місце за рівнем смертності (на першому місці – серцево-судинні хвороби). Щороку кількість хворих неухильно зростає. Це є результатом індустріалізації, гіподинамії та низького рівня життя людей у багатьох країнах.
Ця актуальна, на жаль, і для України проблема та запропоновані науковцями НАН України методи лікування злоякісних пухлин стали темою одного з випусків передачі телеканалу БТБ «Золотий запас України. Наногіпертермія».
Єдиної та надійної методики лікування раку досі немає. Методи, що застосовуються нині, здебільшого впливають на організм так само згубно, як і сама хвороба. З огляду на здатність клітин раку пристосовуватися до медичних препаратів, дати раду онкологічним захворюванням без новітніх технологій неможливо. Тому хіміотерапія та опромінювання мають доповнюватися застосуванням так званих модифікаторів (або модифікувальних агентів) – речовин, що посилюють чутливість пухлинних клітин до основних протипухлинних хіміопрепаратів.
У коментарі для телеканалу академік НАН України А.Г.Білоус розповів, що для технічного та медичного застосування українські науковці створили магнітні наночастинки, розмір яких не перевищує 30нм. Такі наночастинки можуть використовуватися в гіпертермії – методі, який за допомогою магнітного поля дозволяє нагріти певне місце в живому організмі, зокрема злоякісні пухлини. Суть методу полягає в тому, що, використовуючи надвисокі частоти, пухлину нагрівають до температури 43-45°С, за якої клітини раку починають відмирати. Однак зазначений метод має такі суттєві недоліки, як: ризик нерівномірного прогрівання пухлини, перегрівання здорових тканини організму, неможливість прогрівання глибоко розташованих онкологічних утворень. Суворе ж дотримання температурного режиму є надзвичайно важливим: якщо за температури 43-45°С пухлинні клітини гинуть, то при 39°С, навпаки, ростуть.
Забезпечити рівномірне та стале нагрівання (однакову й постійну температуру на кожній ділянці) пухлини покликаний ще один винайдений українськими науковцями метод – наногіпертермія. Суть нового рішення для лікування онкозахворювань можна описати в кілька етапів. Спершу необхідно розробити магнітні наночастинки і ввести їх у пухлину. Потім до пухлини слід прикласти магнітне поле частотою від 50кГц до 1МГц (частоти вищих значень погано проникають у тіло, а нижчі частоти спричинюють больовий шок). Зазвичай використовують частоти діапазону від 100 до 400кГц, які не нагрівають тіло, тобто пацієнт його не відчуває. Наночастинки ж не просто відчувають дію магнітного поля, а й нагріваються під його впливом.
Раніше при прогріванні пухлин використовували магнетит (окис заліза), проте, нагріваючись під впливом магнітного поля до величезних температур (максимально можливе значення – 565°С), цей матеріал спричинює опіки. Тому вченими було запропоновано так звані субстанції зі структурою перовськіта, які раніше в медицині не застосовувалися. Здійснивши низку експериментів, науковці винайшли спосіб, як зробити нагрівання такого матеріалу контрольованим. З одного боку, частинки цього матеріалу можуть перебувати в магнітному стані лише за певної температури, а отже, це дозволяє уникати перегрівання навколишніх тканин і рівномірно прогрівати онкологічне утворення. З іншого боку, фізичні властивості матеріалу було змінено так, аби його частинки, по-перше, не взаємодіяли між собою за рахунок надлишкової намагніченості після припинення дії магнітного поля (інакше утворюватимуться магнітні тромби) і, по-друге, ефективно поглинали магнітну енергію. Щоб на виході отримати матеріал із зазначеними властивостями – магнітну рідину, у лабораторіях спершу розробляють спеціальний однофазний кристалічний порошок, отриманий із порошка-прекурсора, який зазнав додаткової термообробки (в тому числі й у муфельних печах). За допомогою рентгена науковці перевіряють, щоб у порошку не було домішок інших хімічних елементів, які можуть і не мати магнітних властивостей. Адже використання магнітних рідин на основі порошку з ненамагнічуваними домішками може в подальшому становити загрозу для здоров’я та життя пацієнта.
Для того, щоб таку речовину можна було ввести в пухлину, отриманий порошок слід перетворити на магнітну рідину – колоїдний розчин, що складається з магнітних наночастинок. Просто змішувати порошок із водою неприпустимо, оскільки з часом така нестабільна суміш утворює осад і псується впродовж нетривалого часу. Тому однорідну і стабільну рідину утворюють за допомогою кількаразового застосування ультразвуку. Коли рідина готова, науковці перевіряють її на спеціальному обладнанні, що генерує електромагнітне поле, на яке і реагуватимуть частинки. Якщо рідина готова до подальших експериментів у живих організмах, її випробовують на гризунах (мишах і щурах) в біолабораторіях Інституту експериментальної патології, онкології і радіобіології імені Р.Є.Кавецького НАН України.
Апарат для перевірки готовності магнітної рідини та обладнання для проведення дослідів із гризунами було розроблено Інститутом електродинаміки НАН України.
Досліди на живих організмах здійснювалися за стандартною процедурою. Спершу тварині прищеплювалася пухлина, а коли остання досягала певного об’єму, науковці вводили в неї відповідний обсяг магнітної рідини і нагрівали під змінним магнітним полем. Пухлина реагувала на наногіпертермію не одразу – потрібен був деякий час, щоб її клітини почали відмирати. Варто зазначити, що жодних інших лікарських засобів під час здійснення дослідів застосовано не було, а гризун перебував під легким наркозом. Науковці переконують, що експерименти відбувалися безболісно й безпечно для життя тварин. Крім того, в окремих випадках гризуни після процедури лікування за допомогою наногіпертермії жили довше свого біологічого віку і надалі в них не спостерігалося онкологічних рецидивів. Побічних ефектів також не було зафіксовано.
Але це не єдині результати, що підтверджують життєздатність нової методики. Наночастинки можуть випалювати пухлину, залишаючи при цьому ж иву тканину. У медицині цей процес отримав назву термоабляції і зазвичай має місце при проведенні хірургічного втручання. Проте завдяки застосуванню методу наногіпертермії хірургічна операція виявилася непотрібною. Науковці Інституту експериментальної патології, онкології і радіобіології імені Р.Є.Кавецького НАН України наголошують, що в режимі термоабляції наногіпертермія в умовах змінного магнітного поля може бути застосована як самостійний метод – у лікуванні певних різновидів злоякісних пухлин. Крім того, за допомогою такої процедури лікарі зможуть суттєво зменшити дозу препаратів при проведенні хіміотерапії. Експерименти засвідчили, що в разі поєднання протипухлинного препарату цисплатину та методу наногіпертермії дозу даного хіміопрепарату можна зменшити удвічі. А це, в свою чергу, дозволить зберегти здоров’я пацієнтів.
Поки що використання наногіпертермії обмежилося експериментами над гризунами, однак, з огляду на ефективність і безпечність методу, науковці планують розпочати клінічні випробування вже у найближчому майбутньому.
Детально про особливості методу наногіпертермії – у програмі «Золотий запас України. Наногіпертермія» телеканалу БТБ
https://www.youtube.com/watch?v=RZGhqiB3Ncs&index=9&list=PL3DwDric3uyrchQUxLijEyhqw7KLt0Wu
Матеріали Прес-служби НАН України
Anna
Олена