Поиск - новости науки и техники

Черное на белом. Рассмотреть опухоль хирургам помогут наночастицы.

Александр Мажуга уже в детстве решил стать химиком: окончил специализированную химическую школу в Москве, затем химфак МГУ, защитил кандидатскую и докторскую диссертации. В какой-то момент помимо традиционного направления – органического синтеза – увлекся нанохимией: получением магнитных частиц на основе золота и оксидов железа. Неожиданные перспективы открылись ему после знакомства с Александром Кабановым – профессором из США, выпускником Московского университета. Он занимался биомедициной: доставкой терапевтических препаратов в пораженные ткани и органы для лечения тяжелых заболеваний, в первую очередь онкологических. Профессор выиграл мегагрант, и, когда ему потребовались сотрудники, А.Мажуга стал одним из них. Но и после завершения мегагранта созданная А.Кабановым область биомедицины продолжала успешно развиваться в содружестве с НИТУ “МИСиС” – ведущим вузом в области материаловедения. И два года назад в рамках Проекта 5-100 МГУ и МИСиС создали лабораторию биомедицинских наноматериалов. Теперь профессор Александр Мажуга работает в двух университетах: в МГУ он заместитель декана химического факультета, в МИСиС – заведует лабораторией.
– И чем она занимается?
– В последнее время получил распространение новый термин: тераностика – область медицины, объединяющая диагностику и терапию, – объясняет Александр Георгиевич. – Вместе с коллегами из Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И.Пирогова мы взялись за сложную задачу: используя магнитные наноматериалы, разрабатываем методы диагностики онкологических заболеваний, в том числе на ранних стадиях, и доставки лекарства непосредственно в опухоль. Стараясь добиться точного попадания препарата в цель. Конечно, предварительный диагноз о возможной опухоли уже есть, но необходимо собрать максимально полную информацию. Для этого мы применяем магнитные наночастицы оксида железа размером порядка 10 нанометров. Сегодня эту оригинальную технологию лаборатория отрабатывает на животных. 
В головном мозге крыс образуется опухоль, и, чтобы как можно больше узнать о ней, мы внутривенно вводим грызунам наши наночастицы. Несмотря на выстроенные мозгом защитные барьеры, через несколько минут частицы преодолевают преграды и попадают в “место назначения”. Затем с помощью МРТ (магнитно-резонансной томографии) наши коллеги из Второго медицинского университета снимают изображение, используя контрастный материал. На белом фоне, как на ладони, четко видно черное пятно – это опухоль. Для хирурга – необыкновенно ценная подсказка: ведь теперь он знает размеры и границы злокачественного образования. Такой способ распознавания рака, подчеркну, безопасный, с применением отечественного контрастного вещества опробуется впервые в мире. Наш материал имеет ряд важных преимуществ по сравнению с традиционными: во-первых, используемые обычно для МРТ препараты токсичны для организма, так как содержат ионы тяжелых металлов; во-вторых, молекулы настолько малы, что быстро выводятся из организма, а это затрудняет диагностику. Наш материал лишен этих недостатков. 
– Сколько времени ушло на создание этого метода?
– Больше года идут доклинические испытания, а исследования и эксперименты начались в 2009 году. Проблемы возникли из-за стабилизации наших частиц. Очень трудно удержать в растворе магнитные частицы размером в 10 нанометров: обычно такие материалы стремятся слипнуться друг с другом (агрегировать), выпасть в осадок или прилипнуть к стенкам сосуда in vivo и т.п. Ученые во всем мире бьются еще и над тем, как удержать “посылку” в стабильном состоянии, чтобы закрывающая ее оболочка, или так называемая “шуба”, также оберегала препарат и была безопасна для человека. Однако нам эти проблемы решить удалось. 
– Но это был лишь первый этап?
– Да, следующая задача – терапевтическая и еще более сложная. В тот же самый магнитный материал, который мы использовали для диагностики, под его защитную оболочку помещаем хорошо известный, отлично себя зарекомендовавший противоопухолевый препарат для борьбы с раком предстательной железы. Сейчас два университета – 
МИСиС и МГУ – разрабатывают технологию диагностики и терапии этого социально значимого заболевания. Ежегодно в России фиксируют до миллиона случаев онкологии, а число вылечившихся гораздо скромнее. Потому что нет ни надежных методов распознавания, ни эффективных способов лечения. Хотя хороших препаратов очень много, но часто они оказываются фактически бесполезными, поскольку опухоли к ним приспособились. Попадаются и настолько отвердевшие, что лекарства не в состоянии в них проникнуть. А некоторые “научились” вообще их отторгать, так что встречаются злокачественные образования, практически не поддающиеся лечению. Мы надеемся, что наши наночастицы все эти препятствия смогут преодолеть. Как считают мировые специалисты, именно магнитный метод станет основой медицины будущего.
Мы освоили способ получения молекул, которые “опознают” опухолевые клетки и адресно доставляют препарат в них. По сути, происходит взаимодействие двух молекул. На поверхности поврежденной, или “принимающей”, клетки есть небольшой “кармашек”, в который точно попадает молекула-“посылка”. Все равно как ключ входит в замок. К “ключу” прицепляем лекарство, которое направляем непосредственно в опухоль. Нашу задачу можно сформулировать так: нам нужно получить определенные молекулы, “пришить” к ним наночастицы и доставить точно в пораженную ткань.
Но мало этого, лекарство еще само должно высвободиться из оболочки. Эта проблема решается несколькими способами. Можно, скажем, добиться, чтобы при попадании оболочка растворялась в больной клетке – и лекарство просто “вырвется на волю”. Такие способы уже применяются в мире. Мы же разрабатываем метод внешнего магнитного поля. Для его апробации и опытов на животных потребовалось специальное оборудование. В Тамбовском государственном университете нашлись специалисты, которые делают нам необходимую магнитную установку. С ее помощью мы сможем доставлять магнитные шарики непосредственно в пораженные клетки.
– Но как мизерное количество наночастиц может побороть опухоль? 
– Никто не говорит, что посылка будет одна – ведь препарат станут вводить согласно курсу лечения. И в отличие от традиционного внутривенного вливания в опухоль попадет намного больше лекарства, значит, и эффект окажется выше.
– Велика ли опасность отрицательных последствий? Ведь речь идет о химиотерапии.
– По сравнению с традиционным методом химиотерапии преимущество огромное, поскольку лекарство воздействует только на опухоль, не затрагивая другие органы. Так что КПД лечения при адресной доставке возрастает в разы, а негативные последствия приближаются к нулю. Недаром считается, что это технология будущего. Пока метод адресной доставки действует в единичных случаях, но бум произойдет обязательно, и случится это лет примерно через десять.
– И как тогда он будет действовать в клиниках?
– Все просто. Сначала для диагностики больному внутривенно введут наночастицы, “обученные” отличать раковые клетки от здоровых. Они проникнут в опухоль – и благодаря МРТ врачи получат контрастное изображение опухоли, определят ее размеры и особенности. Затем, если потребуется химиотерапия, медики направят к пораженным клеткам те же магнитные частицы, но снабженные лекарством. Их размеры не превысят 100 нанометров. Это все. На процедуру, включая диагностику и лечение, потребуется несколько часов. 
– Не получится ли так, что из-за сложности этот метод смогут использовать лишь самые продвинутые клиники?
– Ни в коем случае! Для клиник никаких трудностей он не представляет. МРТ является традиционным способом диагностики.
– За рубежом у вас есть конкуренты?
– Да, конечно. Магнитные материалы сегодня сотворили подлинную сенсацию. Недавно обнаружилась еще одна их важнейшая особенность: сами магнитные частицы вызывают гибель зараженных клеток – это открывает необыкновенные возможности их применения. И сегодня такие перспективы обсуждаются в массе статей, их публикуют ведущие мировые журналы. У нас в этой области есть своя ниша: мы изучаем внешнее воздействие магнитного поля на наночастицы, “работающие” в опухоли. И тоже пишем статьи: за последние два года в ведущих и топовых журналах у нас вышло, наверное, 20 публикаций: нас стимулируют фонды, предоставляющие лаборатории гранты. Таких групп, как наша, в развитых странах во главе с США меньше десятка. Мы с ними дружим: наши аспиранты ездят за рубеж на стажировки. Правда, слегка от них отстаем: коллеги уже приступили к клиническим исследованиям. Однако если Минздрав нас поддержит, в 2017 году мы тоже перейдем к клиническим испытаниям, которые могут занять лет десять.
– Вы работаете в двух вузах: молодежь это направление интересует?
– Безусловно. В МИСиС в исследованиях и экспериментах участвует примерно 15 аспирантов, в МГУ – 20. Им это интересно, продвижение этой области науки сулит им большие надежды. 
– Кто вам помогает, кто вас финансирует?
– В основном мы существуем на гранты. Одни из них заканчиваются, другие продолжаются, за третьи предстоит побороться – и мы постоянно пишем новые заявки, в частности на грант РНФ и другие.
Юрий Дризе 
Фото предоставлено А.Мажугой 
 

Нет комментариев