Наногрудь спасет от рака

Американские ученые разработали трехмерную модель, имитирующую протоки молочной железы, в которых чаще всего возникают очаги злокачественной опухоли. Использование модели позволит ускорить внедрение нанолекарств для диагностики и лечения рака в широкую практику.

Специалисты университета Пердью (Индиана, США) смогли воспроизвести участок ткани груди в наноразмерной модели. Полученный «микрочип груди» будет использоваться для тестирования нанолекарств, нацеленных на диагностику и лечение рака груди. Модель успешно имитирует сеть протоков молочной железы, где в большинстве случаев зарождаются очаги рака, говорится в исследовании, опубликованном в Integrative Biology. Именно в эти ткани должны проникать наночастицы для ранней диагностики возникновения рака.

«Рак груди – самое распространенное онкологическое заболевание у женщин во всех странах мира.

Только в США в прошлом году эта болезнь унесла 40 тыс. жизней. Чтобы диагностировать этот вид рака на ранней стадии и эффективно лечить его, было бы очень полезно напрямую обследовать и лечить клетки молочных протоков. Разработка модели для изучения действия нанолекарств внутри ткани железы – первый шаг в этом направлении», – считает Софи Лельевр, профессор фундаментальных медицинских наук, руководившая работой.

Молочные протоки выходят в сосок, поэтому медики предполагают вводить в них, таким образом, многофункциональные магнитные наночастицы, затем управлять их движением в протоках с помощью магнитного поля. Часть из них селективно свяжется с раковыми клетками, а излишек можно удалить также с помощью магнитного поля.

Для реализации такого подхода наночастицы должны обладать сразу несколькими ценными свойствами. Кроме магнитных свойств, которые позволят «двигать» их внутри организма, необходим «действующий агент» – например, вещество, улучшающее контрастность изображения при маммографии, то есть флуоресцентный маркер, который позволит более точно проводить хирургическое вмешательство, либо химиотерапевтический препарат.

«Подсвечивание» опухолевых клеток позволяет снизить минимально доступный для маммографической диагностики размер опухоли с 5 мм до 2 мм.

Это значит, что рак обнаруживается существенно (в 10 раз) на более ранней стадии в терминах эволюции опухоли. Кроме того, наночастицы обладают большим потенциалом для направленной доставки лекарств к опухолевым клеткам, что принципиально при химиотерапии, так как препараты, зачастую, токсичны и для обычных клеток, вызывая тяжелые побочные эффекты лечения.

Ранее медики уже пытались «ловить» опухолевые клетки непосредственно внутри проток, вводя жидкие препараты через сосок. Однако таким способом удается «вымывать» клетки только из трети объема груди из-за давления жидкости в протоках, которые разветвляются и уменьшаются в диаметре по мере приближения к железам. Соответственно, только небольшая часть клеток доступна для анализа и диагностики.

«Наночастицы с магнитным ядром не нуждаются в дополнительной водной среде, они могут двигаться в естественной жидкости проток под действием магнитного поля без использования прямого давления. Из-за небольшого размера они должны эффективно проникать по самым мелким протокам, соединяясь там с клетками опухоли на самой ранней стадии возникновения. Конечно, мы находимся только в начале пути, для медицинского внедрения необходимы длительные детальные исследования», – считают авторы работы.

Однако для подробных исследований нужны модели, качественно отражающие трехмерную структуру молочной железы.

Для этих целей не подходят стандартные клеточные культуры, которые выращивают на плоской поверхности, поэтому группа исследователей создала трехмерную реплику небольшого фрагмента ткани молочной железы.

«Клетки внутри системы проток молочной железы очень сложно организованы, поэтому вырастить эту ткань обычными методами in vitro не удавалось. Клетки имеют особую форму с двумя разными сторонами – одна из них обращена к стенке протока, а другая – к внутренности канала. Обеспечить такую ориентацию для каждой клетки очень непросто», – отметила Лельевр.

Ее группе удалось воспроизвести расположение клеток, используя гликопротеин ламинин 111 в качестве матрицы для нанесения клеток. Это вещество составляет некоторые клеточные мембраны в теле человека.

После дополнения модели необходимыми для исследований опухолевыми клетками она полностью готова для проведения исследований по поведению многофункциональных наночастиц в молочной железе.

Ученые уже показали, что наночастицы успешно циркулируют в жидкости проток искусственной ткани.