Магнитные наночастицы и поля уничтожили клетки лейкоза, но не навредили здоровым
© БФУ
Исследователи из НОЦ «Умные материалы и биомедицинские приложения» совместно с коллегами из Центра иммунологии и клеточных биотехнологий БФУ имени И. Канта провели междисциплинарное исследование, посвященное разработке нового способа лечения лейкемии с помощью наноматериалов. Ученые проанализировали, как можно управлять магнитными наночастицами in vitro таким образом, чтобы добиться избирательного противоопухолевого эффекта. Оксиды железа и магнитные поля уже через сутки снизили жизнеспособность раковых клеток, никак не повлияв на здоровые. О проделанной работе исследователи рассказали на страницах Journal of Magnetism and Magnetic Materials.
Лейкемия (лимфобластный лейкоз) — наиболее распространенный вид рака крови у детей и подростков. Это онкологическое заболевание затрагивает костный мозг и приводит к деградации иммунной системы человека. На его долю приходится 75–80% острых лейкозов, которые поражают также и взрослых. Современные применяемые методы лечения лейкемии основаны на химиотерапии, но она стоит дорого и токсична не только для раковых клеток, но и для всего организма. Для преодоления этих ограничений необходимы новые подходы, например с использованием наноматериалов. В своей работе исследователи использовали магнитные наночастицы и постоянные магнитные поля, чтобы управлять ими.
Для исследования ученые использовали наночастицы оксидов железа, так как они являются перспективной основой для разработки биомедицинских приложений. Такие материалы биосовместимы и могут быть модифицированы, например, флуоресцентными метками (для микроскопии) или же покрыты различными оболочками. Разработка противоопухолевых препаратов направленного действия требует изучения эффекта применяемого материала не только на раковые, но и на здоровые клетки организма. В данной работе первая клеточная линия — мононуклеарные клетки крови человека — послужила моделью здоровых клеток. Вторая — клетки лимфобластного лейкоза человека, клеточная линия Jurkat — стала моделью опухолевых. В качестве источников магнитного поля использовались постоянные магниты, которые были зафиксированы в планшетах, а на них ставили такие же планшеты, но с клетками — это обеспечивало равномерное воздействие магнитных полей на культуры. На протяжении всего эксперимента авторы наблюдали за состоянием клеток.
Результаты исследования показали, что совокупное воздействие наночастиц и магнитных полей в течение суток снизило жизнеспособность клеток Jurkat. Оксиды железа проникают в раковые клетки и вызывают высвобождение свободных радикалов, нарушая ход жизненно важных процессов. Особенно заинтересовал ученых тот факт, что здоровые клетки не были угнетены такой «терапией».
«Таким образом, использование наночастиц на основе оксидов железа с оптимизированными характеристиками — формой, размером, химическим составом — позволит в будущем добиться терапевтического эффекта посредством генерации свободных радикалов в раковых клетках. Различие в восприимчивости здоровых клеток организма и клеток опухоли к воздействию наночастиц обеспечит избирательное терапевтическое действие и, следовательно, минимизирует побочные эффекты», — говорит Лариса Литвинова, доктор медицинских наук, директор Центра иммунологии и клеточных биотехнологий БФУ имени И. Канта.
«Междисциплинарный подход позволил продемонстрировать взаимодействие этих наноматериалов с клеточными культурами и таким образом раскрыть потенциальную прикладную значимость наших разработок. Также мы выражаем глубокую благодарность нашим коллегам — Центру иммунологии и клеточных биотехнологий БФУ под руководством Ларисы Литвиновой — за интересный и продуктивный научный проект», — прокомментировала Екатерина Левада, кандидат биологических наук, заведующая лабораторией биомедицинских приложений Научно-образовательного центра «Умные материалы и биомедицинские приложения».