НИТУ “МИСиС” начинает разработку высокоточных диагностических и лекарственных препаратов против онкологии на основе наночастиц магнетита

Группа учёных НИТУ «МИСиС» под руководством доктора химических наук Александра Мажуги приступает к разработке уникальных в России и мире тераностических материалов (обр. от “терапия” и “диагностика”) на основе наночастиц магнетита для высокоэффективных адресных контрастных и лекарственных препаратов, направленных на борьбу с онкологией. Работа будет вестись в новой лаборатории университета «Биомедицинские наноматериалы», объём финансирования проекта 60 млн. руб. на первые 2 года. В ближайшей перспективе усилия учёных будут направлены на поиск решений против рака печени и простаты (входят в 5-ку наиболее распространенных онкологий). Об этом сообщил г-н Мажуга на открытии научного центра

«Сегодня перед Россией стоит задача создания сильной фармацевтической промышленности, импортозамещения важных лекарственных групп, снижения стоимости необходимых людям препаратов и медицинских решений. Именно поэтому университет «МИСиС» делает акцент на биомедицинские технологии, выделяя их в качестве стратегического приоритета в программе развития вуза до 2030 г. «, — отметила ректор МИСиС Алевтина Черникова

Раннее обнаружение онкологии и её эффективное лечение — задача, над которой бьются лучшие умы по всему миру. И один из передних краёв здесь это наночастицы магнетита (Fe3О4, магнитный материал). С помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) они позволяют наглядно визуализировать опухоль, за что эти элементы и получили распространение в клинической практике. Но не всё так просто

«Уже сегодня в больницах США применяют только 2 из использовавшихся ранее 5 диагностических препаратов на основе магнетита. Причина — в токсичности больших доз, которые врачи вынуждены вводить пациентам. Всё дело в том, что данные контрастные агенты накапливаются в теле человека, с трудом выводясь из организма, вызывая нежелательные побочные эффекты,- пояснил д-р Мажуга. — Наша первая задача это разработка диагностического решения на основе магнетита, которое бы, с одной стороны, эффективно и без лишних доз выявляло бы опухоли, с другой стороны, легко и быстро полностью выводилось бы из организма»

Как этого достичь?

«Дело в том, что все органы человека, будь то печень, сердце или простата, построены из определённых клеток, — продолжил Александр Мажуга. — Ученые выяснили, что эти клетки выделяют на своей поверхности соединения, которые могут быть использованы как маяки для адресной доставки лекарственного препарата в нуждающийся орган. Таким образом, одна из задач нашего проекта это нанесение на поверхность наших магнитных шариков адресного (или векторного) лиганда («связанная» молекула, подр. см. ниже), который будет отправлять контрастные препарат сразу туда, где развивается онкология, что позволит не «вливать» в человека избыточное количество вещества»

А чтобы магнитные шарики полностью покинули организм естественным путём, нужно подобрать оптимальный размер частиц. Известно, что магнетит диаметром 10 нм после введения его в организм циркулирует в нём непродолжительное время, после чего, не принеся эффекта, выводится естественным путём. Наночастицы же размером 100 нм просто оседают в печени, и вывести их очень затруднительно; именно поэтому нужен точный размер препарата, сказал учёный

Вторая задача научной группы д-ра Мажуги терапевтическая. Дело в том, что, помимо диагностики, наночастицы магнетита могут быть использованы для эффективной адресной доставки лекарства в нуждающуюся ткань. Один из перспективных методов борьбы с раком это явление гипертермии, которое исследуется последние 10 лет. Изначально данная методика не пошла в клиники массово. Согласно механизму, мы берём наши магнитные шарики, доставляем их в опухоль, включаем внешнее магнитное поле (например, аппарат МРТ), разогреваем до 42-46оС, после чего наступает некроз поражённой клетки, разрушаются её стенки, т.е. опухоль погибает. Однако исследования показали, что перед гибелью клетка понимает, что для неё всё плохо, и начинает активно метастазировать, что, конечно, очень нежелательно

«Мы же пошли по другому пути, выбрав метод апоптоза. Что это означает? Апоптоз это когда клетка путём её программирования сама решает, что ей пора умереть, т.е. механизм запускается изнутри. Чтобы достичь этого, нужна очень точная доставка классического химико-терапевтического агента против онкологии (суромидока, дисплатина и т.д.) при определённой температуре в заболевших клетки. Как раз здесь и нужны наночастицы магнетита. Мы совершенствуем технологию крепления лекарства и векторного лиганда на поверхность наших магнитных шариков. Такой комплекс вводится в организм, попадает точно в опухоль (это мы и проверяем, как раз, с помощью магнитных шариков и МРТ), после чего мы включаем магнитное поле, разогреваем магнетит и лекарство с его поверхности вытекает прямо на клетки с онкологией, при этом температура такова, что клетка не умирает от прямого термического воздействия, как это было раньше», — отметил г-н Мажуга

«В 2012 г. мы впервые в мире показали эффект, когда негреющим магнитным полем можно манипулировать молекулами, которые находятся на поверхности магнитной наночастицы. Мы опубликовали соответствующую статью в престижном журнале “Angewandte chemie” (impact-фактор 13; второй по значимости журнал в мире химии после «Natural chemistry» — прим. авт.)», — прокомментировал учёный

Коллектив новой лаборатории уже насчитывает порядка 30 человек, среди которых много студентов и аспирантов НИТУ «МИСиС». Условно его можно разделить на 3 группы. Первая группа это химики, прежде всего, с химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Они синтезируют наночастицы магнитного материала и «пришивают» к нему векторные лиганды и лекарство. Вторая группа это сотрудники кафедры физического материаловедения МИСиС, которые проектируют магнитные и структурные свойства шариков магнетита, чтобы они «правильно» работали в организме. Наконец, над проектом также трудятся биологи. Их задача это токсикологическая экспертиза разрабатываемого тераностического материала

Передовая лаборатория МИСиС намерена развивать сотрудничество как с российскими, так и с зарубежными научными центрами. В их числе Центр сертификации и регламентации медицинских, фармацевтических и гигиенических средств (г. Серпухов), Медицинская академия им. К.И. Скрябина, МГУ им. М.В. Ломоносова, Радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба (г. Обнинск), Университет г. Нотингем (Британия), Университет г. Чаплхилл (США) и др.

Справочно

Лига́нд (от лат. ligare — связывать) — атом, ион или молекула, связанные с неким центром (акцептором). Понятие применяется в биохимии для обозначения агентов, соединяющихся с биологическими акцепторами (рецепторами, иммуноглобулинами), а также в химии комплексных соединений, обозначая там присоединенные к одному или нескольким центральным (комплексообразующим) атомам металла частицы

Апопто́з (др.-греч. ἀπόπτωσις — опадание листьев) — регулируемый процесс программируемой клеточной гибели, в результате которого клетка фрагментируется на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Фрагменты погибшей клетки обычно очень быстро (в среднем за 90 минут) фагоцитируются макрофагами либо соседними клетками, минуя развитие воспалительной реакции