Сотрудники Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН синтезировали новый тип наночастиц, обладающих избирательным противоопухолевым эффектом в условиях облучения. Разработка перспективна для новых бинарных (наночастица плюс излучение) технологий лечения опухолей. Результаты исследования опубликованы в журнале Biomedicines.

На сегодняшний день смертность от злокачественных новообразований занимает второе место среди всех причин смертности в России. Тремя основными методами лечения рака являются хирургия, химиотерапия и лучевая терапия. Развитие бинарных методов радиационной терапии является наиболее эффективной стратегией лечения злокачественных опухолей. В этой технологии используется принцип биологического нацеливания: облучение опухоли с предварительно доставленными в неё специальными препаратами с наночастицами, повышающими выделение энергии и относительную биологическую эффективность первичного излучения.

Для этих целей российские учёные впервые синтезировали наночастицы фторида церия (CeF₃). Они относятся к новому классу биоактивных церий-содержащих наноматериалов, которые обладают противоопухолевой активностью и могут использоваться в комплексном лечении рака, включая радиотерапию. При этом такие наночастицы обладают крайне низкой растворимостью, что обеспечивает их биобезопасность и снижает риск токсического действия фтора на организм. Исследователи установили, что наночастицы фторида церия обладают выраженной редокс-активностью в условиях действия рентгеновского излучения и тем самым способны запускать процессы окисления внутри раковых клеток, что обеспечивает такую выраженную противоопухолевую активность.

«Использование наночастиц в области радиотерапии опухолей является перспективным направлением, так как позволяет значительно увеличить эффективность гибели опухолевых клеток и одновременно значительно снизить побочные эффекты действия ионизирующего излучения. Мы более 10 лет исследуем церий-содержащие наночастицы, в том числе в условиях облучения, так как они обладают высокой степенью биосовместимости и интересной биологической активностью. Они способны избирательно убивать опухолевые клетки при лучевой терапии, нарушая их деление, метаболизм и систему восстановления целостности ДНК. Мы можем получать наноматериалы с заданной биологической активностью, варьируя параметры синтеза», — рассказал руководитель лаборатории тераностики и ядерной медицины ИТЭБ РАН кандидат биологических наук Антон Попов.

Исследователи определили, что наночастицы фторида церия усиливают действие рентгеновского излучения на опухолевые клетки, и, наоборот, снижают его побочный эффект в здоровых клетках. Все дело в каталитических свойствах самих наночастиц, которые могут кардинально меняться в зависимости от их микроокружения и метаболизма клеток. Полученные научные результаты станут основой для дальнейших разработок в области бинарной терапии опухолей, в том числе радиорезистентных. Внедрение новых высокоэффективных препаратов в клиническую практику позволит существенно повысить противоопухолевую эффективность лучевой терапии и снизить количество фракций облучения вплоть до единственной.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках функционирования новой молодежной лаборатории, созданной по программе «Наука и Университеты» в 2022 году.

Источник: пресс-секретарь ИТЭБ РАН.