В борьбе с раком поможет «нанооружие»

В XXI веке решение наиболее важных задач, стоящих перед человечеством, требует объединения различных областей науки. Ученые международного научно-образовательного центра «Физика наноструктур» работают на стыке физики, биологии, химии. Их цель – усовершенствовать способы лечения тяжелых заболеваний, в том числе рака. Анастасия Вишератина, магистрант кафедры оптической физики и современного естествознания, научный сотрудник центра, рассказывает о новых разработках и успехах научно-образовательного центра.

– Анастасия, как называется то направление научных исследований, которым вы занимаетесь?

– На данный момент одним из приоритетных направлений экспериментальных исследований в нашем центре является создание новых структур для фотодинамической тераностики различных заболеваний. Слово «тераностика» происходит от слияния слов «терапия» и «диагностика». То есть мы занимаемся изучением различных систем терапии и диагностики заболеваний. В России этот термин  не распространен, однако за рубежом он появился несколько лет назад и быстро завоевал признание. Издается даже специальный высокорейтинговый научный журнал Theranostics. Если говорить о биомедицинских исследованиях, имеющих отношение к тераностике, то многие из них посвящены фотодинамической терапии.

– А что такое фотодинамическая терапия?

– Это метод, который применяется при лечении онкологических, инфекционных заболеваний и некоторых болезней кожи. Думаю, многим знакомо слово «облучение». Суть фотодинамической терапии заключается в том, что пациенту вводится препарат, содержащий специальное вещество – фотосенсибилизатор («чувствительный к свету»). Вещество накапливается в пораженных раком клетках. После этого производится облучение опухоли светом. Наш фотосенсибилизатор поглощает его и начинает генерировать активные формы кислорода. Кислород – это жизнь, появление его особой формы, синглетного кислорода, приводит к разрушению раковых клеток.

– В чем состоит особенность ваших исследований?

– Основная проблема фотодинамической терапии – состав и структура фотосенсибилизатора. Замечу, что данная методика применяется в России уже более двадцати лет. Однако рак все равно остается смертельным, трудно излечимым заболеванием. В нашем центре мы создаем новый препарат на основе комплексов фотосенсибилизатора с наноструктурами. Также мы изучаем другие полупроводниковые нанокристаллы, которые могут стать частью структуры фотосенсибилизатора нового типа. Почему наночастицы, спросите вы. Потому что борьба в человеческом организме ведется на клеточном уровне. Ведь с чего начинается рак? Условно говоря, с одной «родной» человеческой клетки, которая ополчилась против всего организма. Оружие против такого незаметного врага должно быть соответствующих размеров. Мы исследуем так называемые квантовые точки, размеры которых составляют единицы-десятки нанометров. Уникальные свойства квантовых точек позволяют использовать их в качестве универсальных доноров энергии для светового возбуждения. А чем больше света – тем больше кислорода.

– Каких успехов добился ваш научный центр?

– В 2013 году в рамках реализации мегагранта Правительства Российской Федерации в Университете ИТМО была образована Международная научная лаборатория анизотропных и оптически активных наноструктур под руководством Юрия Кузьмича Гунько, профессора Университета Тринити Колледж (Дублин, Ирландия). Именно в ней мы осуществляем синтез полупроводниковых наноструктур, в том числе и квантовых точек. Это дает нам ряд преимуществ. Во-первых, мы не зависим от поставок необходимого дорогостоящего материала, а создаем его сами. А во-вторых, у нас есть уникальная возможность экспериментировать с комбинациями нанокристаллов различного химического состава и формы. Оснащение лаборатории ни в чем не уступает аналогичным экспериментальным площадкам в других странах.  

В прошлом году нами были созданы новые комплексы биосовместимых квантовых точек. Один из них продемонстрировал двукратное увеличение фотодинамического эффекта в клетках асцитной карциномы Эрлиха – так называется вид раковой опухоли. В целом, созданные нами комплексы существенно превышают качественные показатели, которые приводятся в работах наших зарубежных коллег.

Какие исследования вы планируете проводить в ближайшие время?

– Конечно же, мы продолжим заниматься изучением полупроводниковых наноструктур, поиском новых комбинаций. Также надеемся в скором времени перейти к экспериментам на живых организмах, чтобы доказать эффективность разработанных нами методик. В связи с этим мы ведем активные поиски партнеров среди биологических и медицинских научных лабораторий и центров. К сожалению, медицина – одна из самых консервативных областей науки, поэтому путь от идеи до ее практического применения, как правило, очень долгий. Мы должны в обязательном порядке пройти несколько этапов исследований. Вначале провести испытания в водных средах. Затем наступит очередь исследований в биологических средах – в плазме крови, например. На следующем этапе проводятся эксперименты на модельных клеточных культурах. И наконец, на живых организмах. Как видите, работа предстоит большая. Но цель, к которой мы стремимся, безусловно, стоит того.

Пресс-служба Университета ИТМО

Архив по годам: