Исследователи из Стэнфордской медицинской школы разработали и испытали на мышах беспроводное устройство, которое настолько мало, что его можно имплантировать в мозг грызунов для эффективного уничтожения раковых клеток. В перспективе подобная технология может избавить пациентов с опухолями мозга от болезненных и продолжительных процедур химиотерапии.

3D-иллюстрация человеческого мозга с раковой опухолью. Stanford University

Имплантат, о котором идет речь, активируется дистанционно и разогревает наночастицы, введенные в опухоль, чтобы запустить процесс разрушения злокачественных клеток.

В течение двух недель мышей с опухолями головного мозга лечили по 15 минут в сутки. В результате ученые констатировали значительное увеличение продолжительности выживания животных.

"Наночастицы позволяют направить лечение только на опухоль, поэтому побочные эффекты будут значительно меньше по сравнению с химиотерапией и радиацией", — рассказывает Хамед Арами, доктор философии, руководитель проекта и соавтор статьи.

Фототермические методы лечения, которые используют свет для нагревания наночастиц при борьбе с опухолями мозга, не являются чем-то новым. Однако применять их можно только во время операций, когда опухоль находится под воздействием источников света.

Сэм Гамбхир, доктор медицины, в Стэнфордском медицинском центре и пионер в области молекулярной визуализации, обратился к Аде Пун, доктору философии, доценту кафедры электротехники Стэнфордского университета, с просьбой придумать новый способ, который поможет бороться с опухолями мозга, не обнажая мозг.

"Когда я получила письмо от Сэма, я увидела, что его идея совпадает с тем, на чём сосредоточена наша лаборатория - использование электроники для лечения заболеваний", — говорит Пун.

Как это работает?

После четырех лет напряженной работы ученым удалось разработать систему, которая может генерировать инфракрасное излучение точно в месте расположения раковых клеток. Беспроводной имплантат вживляется между кожей и черепом; затем золотые наночастицы вводятся в опухоль через крошечное отверстие в черепе. Имплантат излучает инфракрасный свет. Он проникает в ткани мозга и активирует наночастицы, температура которых повышается на 5 градусов Цельсия. С помощью регулировки мощности и длины волны света можно уничтожать опухоли самых разных размеров.

"Мы считаем, что такой короткий нагрев, который находится в клинически приемлемом диапазоне, не влияет на нормальную жизнедеятельность мозга", — сказал Арами.

По словам исследователей, мыши, получавшие лечение, жили дольше, чем животные контрольной группы, не получавшие терапию. Более того, время выживания в среднем выросло вдвое, а в некоторых случаях даже втрое. В сочетании с химиотерапией лечение оказалось успешным и позволило мышам прожить намного дольше.

"Пациенты с глиобластомой часто живут не более двух-трех лет после постановки диагноза, потому что вы не можете избавиться от всех опухолевых образований. К тому же опухоль может стать устойчивой к лекарствам или радиации", — считает Арами. "Цель состоит в том, чтобы объединить эту технологию с другими методами лечения и продлить жизнь пациента".

Исследование было опубликовано в журнале Nature Nanotechnology в августе. 

Источники: Journal Nature, Journal Interesting Engineering, Stanford University

1. (https://www.nature.com/articles/s41565-022-01189-y)
2. (https://interestingengineering.com/health/small-wireless-implant-kill-brain-tumors)
3. (https://scopeblog.stanford.edu/2022/10/13/wireless-implant-could-help-remove-deadly-brain-tumors%EF%BF%BC/)