Несмотря на хирургическое вмешательство и последующее лечение химиотерапией и лучевой терапией, у большинства пациентов возникают рецидивы злокачественных опухолей головного мозга. Исследователи из Университета Линчёпинга, Швеция, и Медицинского университета Граца, Австрия, показали на клетках в культуре, что ионный насос может более точно доставлять лекарства, что приводит к менее серьезным побочным эффектам при химиотерапии. Результаты опубликованы в Advanced Materials Technologies.
"Впервые ионный насос был протестирован как возможный метод лечения злокачественных опухолей головного мозга. Мы использовали раковые клетки в лаборатории, и результаты очень многообещающие. Однако, вероятно, пройдет от пяти до 10 лет, прежде чем мы увидим, что эта новая технология используется в лечении опухолей головного мозга," говорит Дэниел Саймон, доцент лаборатории органической электроники факультета науки и технологий Университета Линчёпинга .
Ученые использовали клетки глиобластомы, которая является наиболее распространенным и наиболее агрессивным типом рака, который может возникнуть в головном мозге. Когда опухоль головного мозга удаляется хирургическим путем, небольшие части опухоли часто остаются, заключенными между клетками головного мозга. Даже высокоточная хирургия не может удалить эти клетки без повреждения окружающей здоровой ткани мозга. Это означает, что лучевая терапия и химиотерапия используются для остановки рецидива опухоли.
В Швеции доступно около 30 цитостатиков для лечения различных типов рака. Эти химиотерапевтические агенты чаще всего вводятся внутривенно или в виде таблеток. Но чтобы достичь мозга, они должны сначала распространиться по кровеносной системе, а затем пройти через гематоэнцефалический барьер. Стенки мелких кровеносных сосудов в головном мозге намного менее проницаемы, чем кровеносные сосуды в остальной части тела, и могут препятствовать попаданию многих веществ из крови в мозг. Таким образом, только несколько лекарств, которые работают против рака, могут пройти через.
Ученые из Университета Линчёпинга и Медицинского университета Граца разработали метод, с помощью которого можно использовать имплантированный ионный насос для обхода гематоэнцефалического барьера и доставки гемцитабина – чрезвычайно эффективного химиотерапевтического агента, который обычно не может проходить через кровь-мозг. барьер – прямо в мозг с высокой точностью. Гемцитабин в настоящее время используется для лечения рака поджелудочной железы, мочевого пузыря и груди, где он действует, нарушая процесс деления клеток в быстрорастущих опухолях. Это означает, что гемцитабин не влияет на клетки мозга, поскольку они, как правило, не подвергаются клеточному делению.
"Традиционное лечение глиобластомы, используемое в настоящее время в клиниках, в одинаковой степени вредит как раковым, так и нервным клеткам. Однако с помощью ионного насоса гемцитабина мы воздействуем только на раковые клетки, в то время как нейроны остаются здоровыми. Кроме того, наши эксперименты с культивированными клетками глиобластомы показывают, что при использовании ионного насоса погибает больше раковых клеток, чем при ручном лечении," говорит Линда Вальдхерр, научный сотрудник Медицинского университета Граца. Она провела исследование вместе с исследователями из Университета Линчёпинга.
Когда ионный насос должен транспортировать гемцитабин из резервуара с электролитом в клетки или опухоль, для "насос" положительно заряженное лекарство через ионный транспортный канал. Метод известен как электрофорез. Ионному насосу требуется только слабый ток для перекачки гемцитабина, что является преимуществом, поскольку позволяет избежать риска активации клеток мозга и передачи непреднамеренных нервных сигналов. Низкий ток и напряжение также означают, что в конечном итоге терапевтическая технология не потребует больших источников питания или батарей для работы.
Райнер Шиндл, доцент Медицинского университета Граца, описывает другие преимущества. "Давление внутри мозга чрезвычайно чувствительно, и использование ионного насоса для транспортировки лекарства вместо устройства с жидкостным приводом означает, что давление не изменяется. Кроме того, дозировка регулируется с помощью электрического заряда, что делает подачу химиотерапевтического агента чрезвычайно точной. Следующим шагом будет использование ионного насоса для оценки различных химиотерапевтических агентов, которые ранее давали слишком серьезные побочные эффекты или которые не могут пройти через гематоэнцефалический барьер," он говорит.