Такое открытие сделали институт ядерной физики СО РАН и институт цитологии и генетики СО РАН.
Совместно работая над поиском оптимальных условий радиотерапии раковых опухолей – глиом, ученые Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Института цитологии и генетики СО РАН (ИЦиГ СО РАН) показали на лабораторных мышах, что введенные в организм наночастицы оксида марганца на фоне облучения позволяют нейтрализовать вредные факторы облучения. В будущем это открытие поможет разработать новые подходы к радиационной защите человека.
Опухоли головного мозга, особенно самая агрессивная их форма – глиобластома, плохо поддаются лечению. Современная терапия, включающая три типа воздействия (удаление хирургическим путем, химиотерапия, лучевое облучение), больших прорывов в увеличении срока и качества жизни пациентов с таким диагнозом не дает. Именно поэтому во всем мире научные группы ищут различные способы, которые могли бы повысить эффективность существующей терапии или же найти новые подходы к лечению глиобластомы.
Ученые ИЦиГ и ИЯФ СО РАН не первый год совместно подбирают оптимальные условия облучения опухоли ренгеновским микропучком. Технология микропучкового облучения позволяет направленно облучать опухоль, сосредотачивать всю энергию пучка на раковом образовании, при этом оставляя здоровые ткани практически нетронутыми.
Что нового у ученых?
Рассказывает заведующий Центром коллективного пользования «SPF-виварий» ИЦиГ СО РАН, кандидат биологических наук Евгений Завьялов:
– Совместно с ИЯФ СО РАН мы ищем и разработываем новые способы повысить эффективность лучевой терапии. Сначала мы работали с культурами клеток глиобластомы in vitro (вне живого организма – прим. ред.). Мы показали, что оксид марганца можно использовать в качестве контраста для глиобластом внутри организма живого пациента. Поэтому при работе с клетками мы решили проверить токсичность этого соединения на культуре клеток глиобластомы. Оказалось, что при добавлении в среду для культивирования клеток глиобластомы наночастицы оксида марганца усиливали эффекты радиационного разрушения клетки.
Однако, по словам Евгения Завьялова ученым удалось найти еще одно интересное свойство оксида марганца.
– Работая с животными, мы получили противоположный результат. Оказалось, что лабораторные мыши, которым на фоне облучения вводили в организм наночастицы оксида марганца, были более устойчивы к радиации, чем те, которых просто облучали.
Возможно, такой эффект связан с тем, что наночастицы оксида марганца способны подавлять губительное воздействие активных форм кислорода (свободных радикалов), которые активно образуются в клетках при радиационном воздействии. Чтобы подтвердить эту гипотезу, мы проверили, как наночастицы работают на фоне изменения концентрации кислорода в воздушной смеси. Получая во время облучения обедненную дыхательную смесь, мыши жили дольше, и погибали быстрее, когда концентрация кислорода в смеси увеличивалась, – добавил ученый.
Что это значит
Наночастицы оксида марганца по-разному влияют на опухоли в пробирке и в живом организме. Вне организма они помогают разрушать глиомы, а в живом организме – наоборот, снижают негативный эффект от лучевой терапии.
В следующей серии совместных экспериментов ученые постараются понять, как работает механизм радиозащиты, который наночастицы оксида марганца дают живому организму.
Новые знания ученые попытаются использовать в борьбе с глиобластомой.
Эта работа стала возможна благодаря разработке технологии микропучкового рентгеновского облучения на установке Центра коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» (ЦКП СЦСТИ).
Старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Константин Купер:
– На установке мы провели большой цикл работ, в ходе которых, в первую очередь разработали и создали стенд для облучения лабораторных животных, востребованный в ряде институтов СО РАН. Мы отработали оптимальные для лабораторных животных схемы облучения и систему оперативного дозиметрического контроля. Все это вместе позволило нам с коллегами из ИЦиГ СО РАН продвинуться в поиске новых подходов лучевой терапии глиобластом.
Положительные результаты этих экспериментов могут стать заделом для создания новых подходов, защищающих людей при получении высоких доз радиации, но в первую очередь, сделать условия облучения опухолей головного мозга оптимальными и эффективными.