Ученые Стэнфордского университета в США разработали новый неинвазивный метод лечения злокачественных новообразований с помощью низкочастотного ультразвука. Этот способ позволяет уничтожить до 80 процентов раковых клеток. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Хотя современная иммунотерапия (например, СAR-T клеточная терапия) позволяет успешно бороться со многими онкологическими заболеваниями, она оказывается бесполезной при некоторых особо опасных разновидностях рака, а также оказывает токсическое воздействие на здоровые ткани, что приводит к серьезным осложнениям и, в некоторых случаях, к смерти пациента. Поэтому ученые активно работают над такими способами лечения, при которых можно свести к минимуму побочные эффекты. В новой работе исследователи проверили действенность метода, при котором искусственно созданные и нацеленные на опухоль микропузырьки прикрепляются к раковым клеткам, после чего взрываются от ультразвука.
Подобный метод, называемый сонопорацией, применяется для доставки чужеродной ДНК в клетку. Ультразвук повышает проницаемость клеточной мембраны, создавая в ней поры, через который молекулы попадают внутрь. Сонопорацию научились использовать при ДНК-вакцинировании, когда попавшая в клетку ДНК начинает производить антигены, активирующие иммунную систему организма. ДНК-вакцины потенциально пригодны для борьбы с опухолями, однако их пока не используют для лечения людей.
Схема эксперимента
Изображение: Proceedings of the National Academy of Sciences
В ходе эксперимента ученые создали заполненные газом микропузырьки, чей диаметр достаточно мал, чтобы беспрепятственно пройти по кровеносным сосудам к опухоли. Их смешали с плазмидами (кольцевыми молекулами ДНК), несущими ген интерферона IFN-β, после чего сделали инъекцию мышам с опухолью молочной железы. Ультразвук частотой 250 килогерц заставлял микропузырьки, прикрепленные к опухоли, осциллировать и взрываться, создавая давление в 500 килопаскалей и разрушая мембрану раковых клеток. Таким образом было уничтожено 80 процентов клеток, а через образовавшиеся поры внутрь 20 процентов оставшихся легко проникли плазмиды, которые начали вырабатывать интерферон, являющийся сигнальной молекулой для инициации иммунного ответа.
Показано, что интерферон синтезировался в количестве, которое в несколько раз превышало значение, достигнутое в предыдущих исследованиях. Это позволяло значительно затормозить рост опухоли из оставшихся раковых клеток. Даже несмотря на то, что ученые непосредственно воздействовали на одну часть опухоли, иммунный ответ развивался и в других местах пораженных раком тканей.
В будущем исследователи планируют проверить метод в борьбе с опухолями мозга и такими нейродегенеративными заболеваниями, как болезнь Паркинсона или Альцгеймера.