Жизненно важные исследования
«Мы работаем над созданием нанокомпозитов – борсодержащих квантовых точек, которые будут предназначены для диагностики и бор-нейтронозахватной терапии рака (БНЗТ), – начала она свое выступление. – Почему это направление так актуально? Всем известно, что онкологические заболевания занимают второе место после кардиологических по смертности в мире. И основным способом лечения до сих пор остается комбинация лучевой и химиотерапии. Их действие не избирательно – вместе с раковыми клетками уничтожаются и здоровые. Несмотря на очевидный прогресс в развитии инструментальной диагностики злокачественных новообразований, остается достаточно высокий процент выявления этого заболевания на последних стадиях. Создание новых компактных ускорительных источников нейтронов придало импульс развитию технологии БНЗТ, которая представляет собой метод избирательного разрушения клеток злокачественных опухолей и не требует хирургического вмешательства».
Е. Д. Грибова рассказала, что этот метод лечения рака основан на ядерной реакции соединений, содержащих стабильный изотоп бор-10, которая протекает под действием низкоэнергетических тепловых нейтронов. Реакция идет с выделением большой энергии, суммарно – почти 3 МэВ, но линейная передача энергии небольшая, поэтому воздействию подвергаются только раковые клетки. Эта высокая избирательность метода позволяет лечить такой агрессивный, неоперабельный рак, как глиобластома, меланома и другие. Существуют клинически одобренные препараты – бор-фенилаланин и борокаптат натрия – со своими плюсами и минусами, самый весомый из последних – их дороговизна. Одно введение первого препарата стоит 250 тысяч рублей, второго – около миллиона.
В чем преимущества БНЗТ? Как подчеркнула докладчик, организм получает минимальную дозу облучения, меньшую даже, чем при обычной процедуре рентгенографии или при авиаперелете; метод позволяет разрушать на клеточном уровне опухоль и метастазы. Поскольку существующие сегодня терапевтические препараты бора дорогие, дальнейшее успешное применение БНЗТ будет зависеть от создания эффективных борсодержащих соединений. Такими соединениями могут стать борсодержащие наночастицы, поскольку в них доля бора намного выше. Также наночастицы можно конъюгировать (то есть искусственно соединять две молекулы с разными свойствами – О. Т.) с биовекторами, которые будут доставлять препарат в раковую опухоль. Елена Дмитриевна остановилась на преимуществах и недостатках носителей бора разного размера. Малые носители легко проникают в раковые ткани и клетки, но вывод таких препаратов из организма происходит очень быстро. Большие носители бора разрабатываются во многих местах в России и мире. Их преимущество – большое удельное содержание бора и минимальный вывод препарата через почки. Недостаток – пониженная проницаемость в раковые ткани и клетки.
«Что делаем мы в университете «Дубна»? – продолжила она. – В тандеме с несколькими российскими институтами и ОИЯИ работаем над созданием препарата, а в дальнейшем с его клиническими исследованиями. Этот проект состоит из трех блоков. Ядерно-физический обеспечивает терапевтический пучок эпитепловых нейтронов, соответствующих требованиям использования для БНЗТ. В блоке нано- и биоинженерии предполагается создание средств для таргетной доставки бора на основе квантовых точек и белковых векторов. Третий блок включает медико-биологические исследования бионаноконструкций на основе борсодержащих квантовых точек и проведение доклинических испытаний».
Первый блок предполагает создание компактных ускорительных источников нейтронов. За эту часть работы отвечает С. Ю. Таскаев (Институт ядерной физики имени Г. И. Будкера, Новосибирск), а сама установка создается в Национальном медицинском исследовательском центре онкологии имени Н. Н. Блохина в Москве. Второй блок выполняется на кафедре химии, новых технологий и материаловедения университета. Докладчик рассказала о требованиях к агентам БНЗТ. Они должны обладать высоким поглощением тепловых нейтронов; создавать высокую концентрацию бора-10 в раковых клетках, в которых она должна быть в три раза выше, чем в здоровых; концентрация в опухоли на протяжении БНЗТ должна оставаться постоянной, но после окончания терапии препарат должен выводиться достаточно быстро; обладать низкой системной токсичностью; распределение препарата в организме должно фиксироваться не инвазивно.
«Мы остановились на борсодержащих наночастицах для БНЗТ, – подчеркнула Е. Д. Грибова. – Почему? В них высокое содержание бора, они не выводятся через почки во время проведения БНЗТ из-за своих размеров и это достаточно дешевый агент. Какие борсодержащие наночастицы для БНЗТ сейчас предлагаются? Это квантовые точки на основе бора, наночастицы бора, наночастицы карбида бора, углеродные точки, допированные бором, магнитные наночастицы, допированные бором, боруглеродные наночастицы. Наши сотрудники выбрали борсодержащие квантовые точки, поскольку они биосовместимы, имеют низкую цитотоксичность, высокую химическую стабильность и возможность тонкой настройки оптических характеристик. Такие квантовые точки можно получать из карбида бора, нитрида бора и собственно бора.
Мы занимаемся синтезом борсодержащих квантовых точек. Для этого бор подвергается ультразвуковой обработке, затем следует сольвотермальная обработка при температуре 200°С в течение 6 часов. В результате получаются борсодержащие квантовые точки размером от 2,6 до 3,8 нм. С помощью капиллярного электрофореза были оценены качества этих точек, изучены их оптические свойства, которые не должны создавать помех для определения раковых клеток, то есть для диагностики онкозаболеваний».
Елена Дмитриевна рассказала, что сегодня ведутся теоретические исследования по улучшению свойств квантовых точек, работа над таргетной доставкой препарата в раковую опухоль, которая позволяет проводить терапию даже на последней стадии заболевания. Для этого борные квантовые точки необходимо конъюгировать с биовекторами, в качестве которых могут использоваться антитела, белковые молекулы, аминокислоты. А поскольку методика конъюгации квантовых точек с белками уже отработана, то специалисты кафедры решили конъюгировать квантовые точки с низкомолекулярным вектором, таким как фолиевая кислота. «Мы синтезировали конъюгат, исследовали его свойства, а сейчас проводятся его биологические исследования (воздействие на раковые клетки) в ГНЦ ВБ «Вектор» (Новосибирск)», – сообщила Е. Д. Грибова.
Также она представила результаты работы группы молекулярно-динамических исследований межбелковых взаимодействий ЛНФ, которая провела моделирование процессов соединения белковых векторов. Теоретическими исследованиями занимаются сотрудники ОИЯИ. В работах участвуют и специалисты Новосибирского госуниверситета.
Третий блок работы – медико-биологический – выполняется с участием сотрудников онкоцентра имени Блохина и ГНЦ ВБ «Вектор». Их задача – выявление, конструирование и синтез биовекторов; определение токсичности борсодержащих квантовых точек и их конъюгатов; исследование механизмов таргетной доставки разработанных конъюгатов борсодержащих квантовых точек в раковые клетки. Ожидаемые научные результаты будут использованы при разработке технологии и производства лекарственного препарата третьего поколения против рака.
Доклад вызвал большой интерес у собравшихся в конференц-зале ЛРБ. Елена Дмитриевна подробно ответила на все вопросы, выслушала комментарии и предложения по развитию исследований.
Ольга ТАРАНТИНА