Ученые из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», Медицинского радиологического научного центра им. А.Ф. Цыба, Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, Московского областного учебного центра, Национального медицинского исследовательского центра радиологии Минздрава России, Института лазеров, фотоники и биофотоники (Университет в Буффало, США) и Университета Экс-Марсель (Франция) разработали новый подход (бинарную технологию) к повышению эффективности протонной терапии опухолей с помощью синтезированных наночастиц висмута. Такие наночастицы обладают рентгеноконтрастными свойствами и при этом выступают в качестве эффективных сенсибилизаторов для усиления протонной терапии. Многообещающие данные, полученные впервые, расширяют возможности лечения злокачественных новообразований. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Today Nano.
Сегодня протонная терапия считается наиболее точным и наименее токсичным методом лучевой терапии. Благодаря особенностям физического распределения пучка дозы, врачи могут контролировать облучение места локализации раковой опухоли, не затрагивая здоровые ткани, особенно это важно, когда опухоль расположена близко к критическим структурам (например, к спинному мозгу). Протонная терапия позволяет точно подводить необходимую высокую дозу к опухолевой ткани, не вызвав повреждения в нормальных тканях. Т.е. применение протонной терапии способствует уменьшению облучаемого объема и снижению влияния на критические органы. Чем меньше негативная лучевая нагрузка на нормальные ткани, тем лучше будет качество жизни десятилетия спустя и меньше риск развития вторичных радиационно-индуцированных опухолей. Кроме того, протонная терапия позволяет лечить широкий спектр онкологических заболеваний без хирургического вмешательства, что особенно важно при лечении детей.
Поэтому протонная терапия представляет собой привлекательный метод лучевой терапии для лечения глубоко расположенных и неоперабельных опухолей, но она все еще нуждается в дополнительных средствах для улучшения локализации и эффективности терапевтического воздействия.
Коллектив российских и зарубежных ученых продемонстрировал возможность использования наночастиц висмута в качестве сенсибилизаторов для повышения эффективности протонной терапии.
Исследование прокомментировал заведующий Лабораторией тераностики и ядерной медицины ИТЭБ РАН, в.н.с., к.б.н. Антон Попов: «Наночастицы висмута были синтезированы в МИФИ методом импульсной лазерной абляции, когда специальную мишень облучают мощным фемтосекундным лазером в результате чего образуются сферические наночастицы, которые затем необходимо покрывать биосовместимым полимером для их стабилизации в физиологических условиях. Такие наночастицы висмута были протестировали на культурах опухолевых клеток, где мы наблюдали их повышенную гибель после облучения протонами, по сравнению с облучением без наночастиц. Также был подтвержден выраженный терапевтический эффект на животных в модели in vivo с использованием агрессивных опухолей саркомы мыши линии Sa37, что указывает на синергетический эффект синтезированных наночастиц с протонным облучением».
Авторы продемонстрировали 60%-ное ингибирование роста первичной опухоли при снижении метастатического потенциала в подколенных и подмышечных лимфатических узлах в экспериментальной модели на животных. По словам ученых такие наночастицы, благодаря своим физическим характеристикам, также облают прекрасными рентгеноконтрастными свойствами, что дает возможность контроля их локализации в организме и накопления в опухолевом узле.
В сочетании с рентгеноконтрастными свойствами и радиосенсибилизирующими функциями наночастиц висмута, представленная концепция (бинарная технология) лучевой терапии опухолей, перспективна для значительного усовершенствования терапии резистентных опухолей с помощью таких наночастиц и снижение побочных эффектов. Работа выполнена в рамках проекта, реализуемого по Федеральной научно-технической программе развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на период до 2030 года.
Источник: Irina N. Zavestovskaya, Marina V. Filimonova, Anton L. Popov, Ivan V. Zelepukin, Alexander E. Shemyakov, Gleb V. Tikhonowski, Maxim Savinov, Alexander S. Filimonov, Anna A. Shitova, Olga V. Soldatova, Danil D. Kolmanovich, Pavel V. Shakhov, Polina A. Kotelnikova, Anton A. Popov, Nikita N. Chukavin, Nikita A. Pivovarov, Alexander V. Syuy, Sergey M. Klimentov, Vladimir A. Ryabov, Sergey A. Ivanov, Andrei D. Kaprin, Paras N. Prasad, Sergey M. Deyev, Sergei N. Koryakin, Andrei V. Kabashin. Bismuth nanoparticles-enhanced proton therapy: Concept and biological assessment. Materials Today Nano. V. 27, 2024, 100508
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2588842024000580
https://iteb.ru/press-center/press-releases/mezhdunarodnyy-kollektiv-uchenykh-razrabotal-novyy/
