Алмазный порошок повышает эффективность химиотерапии

У большинства из нас слово "алмаз" обычно ассоциируется либо с бриллиантами, либо с особо твердым режущим инструментом, либо, в крайнем случае, с таким понятием из области кристаллографии как аллотропия углерода. Едва ли кому-то придет в голову связать алмазы с медициной, да еще с такой ее областью как онкология. Однако именно в этом направлении ведут свои исследования американские специалисты, ученые Северо-западного университета в Чикаго, штат Иллинойс.

Уникальные свойства наноалмазов

Правда, они работают с алмазами, перемолотыми практически в пыль, и внешне этот тончайший порошок ничем не выдает свою драгоценную природу, однако это дела не меняет: алмаз есть алмаз. Но по своим свойствам миниатюрные алмазные частицы весьма существенно отличаются от обычных макроалмазов. Профессор Дин Хо (Dean Ho) поясняет: "Наноалмаз - это частица углерода диаметром от 2 до 8 нанометров, обладающая весьма интересными свойствами. Поверхность такой частицы способна сперва прочно связывать молекулы самых разных химических соединений, в том числе и лекарственных препаратов, а потом постепенно высвобождать их в окружающую среду. Кроме того, это биосовместимый продукт, не вызывающий в живом организме реакцию отторжения. Да и производство наноалмазов не составляет большого труда: немного кислоты, шаровая мельница тонкого помола и ультразвук - вот и все, что нужно для получения мелкодисперсного и очень однородного алмазного порошка. Такое уникальное сочетание свойств делает его крайне интересным для медицины". Конкретно профессор Хо исследует возможности использования наноалмазов для повышения эффективности химиотерапии раковых заболеваний.

Наноалмазы как средство борьбы с раком

Дело в том, что действенность этой терапии со временем обычно убывает, опухолевая ткань развивает устойчивость к препарату. А происходит это потому, что в раковых клетках срабатывает особый защитный механизм и начинают формироваться молекулярные насосы для быстрого выведения опасного медикамента. Правда, сейчас медики испытывают новые биологически активные вещества, призванные заблокировать те или иные молекулярные насосы, однако особых успехов на этом пути пока добиться не удалось, тем более что раковая клетка способна формировать множество разновидностей таких насосов. Совсем иное дело - медикамент на поверхности алмазной наночастицы: какими бы малыми эти наночастицы ни были, они все же слишком велики, чтобы клетка могла от них избавиться с помощью молекулярного насоса.

Свои эксперименты профессор Хо проводил на мышах с агрессивной формой раковой опухоли молочной железы, для химиотерапии использовался препарат доксорубицин. Разделив подопытных животных на две группы, ученый вводил мышам одной группы доксорубицин на алмазных наночастицах, а мышам другой, контрольной группы - препарат в форме стандартного раствора. Профессор Хо говорит: "Обычно медикамент выводится сразу же, не успев подействовать. Поэтому в контрольной группе опухоли продолжали расти, и животные уже через неделю погибали. В другой группе медикамент, связанный с наноалмазами, находился в раковых клетках гораздо дольше, соответственно, и продолжительность жизни больных мышей увеличилась до нескольких недель. Это очень заметное улучшение, особенно если иметь в виду общую продолжительность жизни мыши как биологического вида".

Никаких побочных реакций

Наноалмазы не только позволили увеличить продолжительность пребывания доксорубицина в раковых клетках, но и повысили его концентрацию в 10 раз. Примечательно, что это не привело к дополнительным побочным действиям - напротив, нанотерапия оказалась более щадящей. Скорее всего, это связано с тем, что в здоровой ткани кровеносные сосуды менее проницаемы, чем в опухолевой. Однако поскольку сегодня проблема безопасности применения наночастиц вообще вызывает жаркие дискуссии, профессор Хо не пожалел усилий на то, чтобы выяснить, проявляют ли себя наноалмазы в организме еще хоть чем-то, кроме доставки химиотерапевтического средства к опухоли: "На какие бы ткани и органы вы ни посмотрели, будь то печень, почки, селезенка и так далее, ясно, что даже при очень высоких дозах алмазных наночастиц там нет ни малейших признаков воспаления. И активность генов не претерпела никаких изменений. То есть наноалмазы, похоже, действительно хорошо переносятся организмом. Правда, все это касается мышей, а с другими видами животных ситуация может быть совершенно иной. Поэтому сейчас мы намерены провести эксперименты на кроликах. Но в целом мы считаем полученные результаты многообещающими".

Не только в онкологии...

Опыты на животных займут еще несколько лет. Только после этого, и только если все пройдет гладко, профессор Хо отважится на клинические испытания на людях. Зато тогда дело может не ограничиться химиотерапией рака, говорит ученый: "Мы размещали на поверхности наноалмазов молекулы самых разных веществ - и не только противоопухолевых препаратов, но и белков, и ДНК. Таким образом, алмазные наночастицы можно использовать и в онкологии, и в регенеративной медицине, и для подавления воспалений, и для заживления ран. Сфера применения может оказаться очень широкой".

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Марина Борисова