Меланин как новый инструмент диагностики и лечения опухолей

Ученые создали наночастицы меланина для диагностики и лечения опухолей. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Communications. 

Меланин в борьбе с опухолью

Темный пигмент кожи меланин защищает нас от солнечных лучей, поглощая световую энергию и превращая ее в тепло. Этот механизм может сделать меланин очень эффективным инструментом в диагностике и лечении опухолей, как продемонстрировали специалисты из Технического университета Мюнхена (TUM) и Мюнхенского центра им. Гельмхольтца (Helmholtz Zentrum München). 

Ученым удалось создать наночастицы меланина, полученные из клеточной мембраны меланосомы, которые улучшили визуализацию опухоли на модели животного, а также замедлили рост опухоли. 

Наночастицы считаются перспективным оружием в борьбе с опухолями, поскольку опухолевая ткань поглощает их легче, чем здоровые клетки, так как их сосудистая система более проницаема. Хорошим примером являются везикулы наружной мембраны (ВНМ), которые в основном представляют собой маленькие пузырьки, окруженные бактериальной мембраной. Эти частицы размером от 20 до 200 нанометров представляют интерес, поскольку они являются биосовместимыми, биоразлагаемыми и могут легко производиться в бактериях даже в больших объемах. После того, как они загружены лекарственными активными веществами, их легко вводить.

Материалы и методы обследования

Оптоакустика — метод, который был значительно усовершенствован профессором Василисом Нциахристосом (Vasilis Ntziachristos), который сочетает в себе преимущества оптической визуализации и ультразвуковой технологии. Слабые лазерные импульсы мягко нагревают ткань, заставляя ее ненадолго расширяться. Ультразвуковые сигналы генерируются, когда ткань снова сжимается и охлаждается. Измеренные сигналы варьируются в зависимости от типа ткани. Ученые записывают их с помощью специальных детекторов и преобразуют их в трехмерные изображения. Сенсорные молекулы или зонды (такие как ВНМ) могут еще больше улучшить специфичность и точность метода.

Нагревание уменьшает рост опухоли

Первоначально ученым пришлось преодолеть проблему, специфичную для меланина: он плохо растворим в воде и поэтому его трудно вводить. В ВНМ исследователи сконструировали бактерии таким образом, чтобы они производили меланин и хранили его в своих наночастицах, полученных из мембран. Затем они проверили наночастицы меланина на мышах с опухолями в нижнем отделе позвоночника. Наночастицы были введены непосредственно в опухоль, которая была возбуждена инфракрасными лазерными импульсами.

Результаты научной работы

Авторы исследования продемонстрировали огромный потенциал ВНМ в диагностике и лечении опухолей. Их работа основана на характерных свойствах ВНМ и меланина.

Соавтор исследования Випул Гуджрати (Vipul Gujrati) объясняет принцип: «Меланин очень легко поглощает свет — даже в инфракрасном спектре. Мы используем именно этот свет в нашей методике оптико-акустической визуализации для диагностики опухолей. Он одновременно преобразует эту поглощенную энергию в тепло, которое затем выделяется. Тепло также является способом борьбы с опухолями — другие исследователи в настоящее время изучают этот метод в клинических испытаниях».

ВНМ оказались подходящими сенсорными зондами для этой методики диагностики, так как они давали четкие, высококонтрастные изображения опухоли. Они также хорошо подходят для фототермической терапии, когда опухолевая ткань нагревается более сильными лазерными импульсами, чтобы убить раковые клетки. Меланин в наночастицах вызывал повышение температуры опухолевой ткани от 37 до 56 °С. Контрольные опухоли без меланина достигли максимальной температуры 39 °C. Через 10 дней после лечения опухоли росли значительно медленнее, чем опухоли в контрольной группе, которые не получали ВНМ с меланином. Этот тепловой эффект был усилен еще одним положительным эффектом наночастиц: вызывая небольшое неспецифическое воспаление в опухолевой ткани, иммунная система запускалась, чтобы атаковать опухоль.

Выводы

«Наночастицы меланина вписываются в новую медицинскую область тераностики — где комбинируются терапия и диагностика», — говорит Нциахристос. 

Теперь ученые будут разрабатывать ВНМ  для дальнейшего использования в клинической практике.

Авторы другого исследования утверждают, что эумеланин преобразует вредное УФ-излучение в тепло с почти 100% эффективностью.

Приглашаем подписаться на наш канал в Яндекс Дзен


 
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Хусаинов Руслан Халилович / автор статьи
Должность - Главный редактор, автор статьей E-mail для связи - [email protected] Врач - ультразвуковой диагностики, детский травматолог-ортопед  г. Санкт-Петербург.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: