Ученые из 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 синтезировали новый тип наночастиц, обладающих избирательным противоопухолевым эффектом в условиях облучения. Разработка перспективна для новых бинарных (наночастица+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. За последние 10 лет онкологическая заболеваемость населения России составила около 24. 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 нее 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. Учёные 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 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: Chukavin, N.N.; Filippova, K.O.; Ermakov, A.M.; Karmanova, E.E.; Popova, N.R.; Anikina, V.A.; Ivanova, O.S.; Ivanov, V.K.; Popov, A.L. Redox-Active Cerium Fluoride Nanoparticles Selectively Modulate Cellular Response against X-ray Irradiation In Vitro. Biomedicines 2024, 12, 11. doi.org/...011 iteb.ru/...ole

Ученые Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН представили обзорную статью, посвященную анализу патологических процессов в мозге, лежащих в основе возникновения когнитивных нарушений при болезни Паркинсона. Работа опубликована в журнале «Биохимия». Болезнь Паркинсона – заболевание головного мозга, связанное с гибелью дофаминергических нейронов, которое затрудняет двигательную активность, а также вызывает психические нарушения, расстройства сна и социальные проблемы. Наиболее распространенные симптомы болезни Паркинсона включают тремор, болезненные непроизвольные сокращения мышц, трудность в удержании позы и речевые нарушения. Исходная причина заболевания не установлена, но риск его развития выше у людей, имеющих родственников с болезнью Паркинсона. Заболевание имеет тенденцию усиливаться с течением времени и может перейти в полную инвалидность. Болезнь в настоящее время неизлечима, но его симптомы можно ослабить при помощи различных видов терапии. У пациентов с болезнью Паркинсона обнаруживаются разнообразные когнитивные (познавательные, социальные) дисфункции. Они могут появляться уже на ранних стадиях развития болезни, еще до постановки клинического диагноза. Из литературы известно, что когнитивные отклонения на несколько лет предшествуют началу двигательных нарушений; следовательно, выявление этих ранних маркеров заболевания в клинических исследованиях важно для понимания механизмов возникновения и прогрессирования данного заболевания. Исследование прокомментировала руководитель Лаборатории системной организации нейронов ИТЭБ РАН, доктор биологических наук Кичигина Валентина Федоровна: «Нами проведен анализ данных клинических исследований, на основе которых были выявлены механизмы, предположительно вносящие вклад в развитие когнитивных нарушений при болезни Паркинсона. Это изменение конформационной структуры синаптических белков, дисфункция митохондрий и окислительный стресс, метаболические нарушения, структурные изменения в мозге, нейровоспаление, и нарушения нейросетевыx взаимодействий. Проведенный анализ указывает на сложную клиническую картину нарушения нейронной синхронизации при различных типах когнитивной дисфункции. Важным инструментом для изучения механизмов развития болезни Паркинсона у человека являются модели этого заболевания у животных. Существуют генетические (у трансгенных мышей) и негенетические (с использованием нейротоксинов у мышей и крыс) модели; при этом негенетические модели воспроизводят характеристики приобретенной формы заболевания. На моделях у животных наблюдались нарушения памяти и других когнитивных функций, частично схожие с таковыми, описанными у пациентов. Проведен также анализ методов лечения когнитивных нарушений при этом заболевании». По словам авторов обзорной статьи, из-за сложности механизмов возникновения болезни Паркинсона и отсутствия полного понимания механизмов ее развития, надежные методы её лечения пока отсутствуют. В настоящее время терапия этого заболевания ограничивается временным устранением симптомов заболевания. Сейчас в доклинических исследованиях широко изучаются нейропротекторные методы лечения. Кроме того, нефармацевтические методы, в том числе глубокая стимуляция мозга, генная терапия, клеточная заместительная терапия также считаются эффективными альтернативами классической фармацевтики. Знание механизмов, лежащих в основе когнитивного дефицита при болезни Паркинсона, может лечь в основу новых подходов в терапии этого заболевания. В обзоре представлено более 140 источников литературы российских и зарубежных авторов в рейтинговых журналах. В частности, журналы Lancet, Brain, Biochemistry, Neurology, Neuron, Scientific Report, Neuroscience, Neurodegeneration и др. Источник: Новиков Н.И., Бражник Е.С., Кичигина В.Ф. Патологические корреляты когнитивных нарушений при болезни Паркинсона: от молекул до нейронных сетей. Биохимия. 2023, том 88, вып. 11, с. 2289 – 2307. DOI: 10.31857/S0320972523110180 hsciencejournals.ru/...kov