Подходы к излечению рака ищут биологи, физики, химики… И уже ясно, что решение проблемы лежит на перекрестке многих наук. Общий недостаток всех существующих методов (химического, радиационного, операционного и др.) — негативное побочное влияние их на организм в целом.
Одним из перспективных способов воздействия на раковые клетки считается фотодинамическая терапия, которая в последние десятилетия активно развивается в мире. Метод лечения основан на применении специальных веществ — фотосенсибилизаторов, которые под действием света обеспечивают процесс перехода молекул кислорода из основного триплетного состояния в возбужденное синглетное состояние. В отсутствие фотосенсибилизаторов этот процесс невозможен, даже если использовать свет нужной длины волны. Воздействие на раковые клетки синглетного кислорода приводит к их гибели. Однако и тут возникает та же проблема, что и при использовании других методов: как минимизировать воздействие вводимого вещества — фотосенсибилизатора — на здоровые ткани и органы? Выход ищут в конструировании наименее токсичных для человека фотосенсибилизаторов, которые в то же время позволяли бы уничтожить злокачественное образование.
Над созданием таких фотосенсибилизаторов и изучением их действия на живые ткани последние годы работает группа молодых исследователей, представителей трех факультетов Воронежского государственного университета (ВГУ): физического (кафедра оптики и спектроскопии), химического (кафедра аналитической химии) и биолого-почвенного (кафедра цитологии и биоинженерии). Недавно получены результаты, которые можно считать еще одним шагом, приближающим победу над коварной болезнью. Созданы гибридные наноматериалы, способные под действием фотовозбуждения увеличивать концентрацию синглетного кислорода. Ученые кафедры цитологии впервые in vivo (для крыс линии Rattus no vegicus Wistar) и in vitro (для изолированных митохондрий печени крыс этой же линии) проанализировали биосовместимость разработанных наноструктур. Она оказалась довольно высокой и вполне достаточной для диагностики и фотодинамической терапии заболеваний различной этиологии.
Конечно, такие достижения не появляются на пустом месте. Как рассказал заведующий кафедрой оптики и спектроскопии доктор физико-математических наук Олег Овчинников, на кафедре в течение десятков лет развивается научно-педагогическая школа, получившая как российское, так и международное признание, — “Фотостимулированные процессы на поверхности кристаллов со смешанным типом связи”. Ее основатель и руководитель — Заслуженный деятель науки РФ, профессор Анатолий Латышев. Ученые долгие годы занимались исследованиями в еще одной междисциплинарной области — научной фотографии, изучали, как с точки зрения физики формируется фотографическое изображение при действии света на фоточувствительные среды.
С 2000 года основным направлением работы этой школы стало исследование фундаментальных закономерностей фотостимулированных процессов (одно- и двухквантового возбуждения люминесценции, фотохимических реакций с участием адсорбированных малоатомных кластеров металлов и молекул красителей) в кристаллах галогенидов серебра, сульфидов цинка и кадмия. За это время выполнено более 15 проектов, поддержанных РФФИ, Минобрнауки РФ, CRDF, ФЦП “Научные и научно-педагогические кадры инновационной России” на 2009-2013 годы.
Конкретные наработки в этих областях и владение основами технологии синтеза галогенсеребряных фотоматериалов позволили молодым ученым кафедры оптики и спектроскопии начать исследования с целью создания методик получения растворимых в воде коллоидных взвесей полупроводниковых квантовых точек (нанокристаллов размерами 2-5 нм в полимерном связующем). Эти исследования поддержаны ФЦП “Кадры”, РФФИ, Минобрнауки России в рамках государственного задания вузам в сфере научной деятельности на 2014-2016 годы.
— Полученные взвеси обладают хорошей люминисценцией, их оптические свойства зависят от размера стабилизированных в желатине квантовых точек CdS и Ag2S, — рассказал О.Овчинников. — Разработаны оригинальные приемы гибридной ассоциации этих квантовых точек с молекулами тиазиновых красителей. Созданные гибридные наноматериалы обладают свойством под действием фотовозбуждения сенсибилизировать синглетный кислород, молекулы которого губительны для раковых клеток. Констатированы высокие показатели разработанного наноматериала для фотодинамической терапии новообразований различной этиологии. Так, в Лаборатории синтетической и системной биологии Ульяновского государственного университета (д.б.н. Ю.А.Саенко) на линиях живых клеток рака кишечника и меланомы человека установлена их фотостимулированная гибель в присутствии разработанных наноформ. Таким образом, был найден новый подход к созданию фотосенсибилизаторов. Он способен стать основой новой технологии получения наноформ с использованием компонентов, обладающих существенно меньшей токсичностью, по сравнению развитыми во всем мире и у нас в России методиками высокотоксичного органо-металлического синтеза.
В этих разработках самое активное участие принимают профессор Борис Шапиро (Московский университет тонких химических технологий им. М.В.Ломоносова) и профессор кафедры аналитической химии ВГУ Владимир Хохлов. Анализ научной и патентной литературы показывает, что продолжение исследований в этой области очень перспективно. Недаром в ее развитии сегодня задействованы всемирно известные крупные научные и образовательные центры и компании, занимающиеся новыми медицинскими технологиями.
— Что предстоит сделать для того, чтобы полученные воронежскими учеными результаты скорее вошли в медицинскую практику?
— Необходимо всесторонне проанализировать, как действуют разработанные нами наноформы на опухоли разного типа, на человеческий организм в целом, понять, как обеспечить “адресную” доставку фотосенсибилизатора в больные клетки, минуя здоровые, — отвечает О.Овчинников. — Но уже сейчас ясно: путь к минимизации вреда для организма от лечения с использованием созданного наноматериала лежит через уменьшение исходной цитотоксичности разработанных наноформ. Оценив ее, следует продолжать искать способы улучшения их параметров при сохранении их фотофизических свойств, обеспечивающих сенсибилизацию образования синглетного кислорода.
Наталия БУЛГАКОВА
Нет комментариев