Рак остаётся одним из самых сложных заболеваний для лечения, поскольку каждый случай может быть уникальным, а опухоли часто ведут себя непредсказуемо. Новое направление в улучшении методов лечения — разработка более совершенных моделей тестирования и создание более эффективных способов доставки лекарств непосредственно к опухолям.
Недавнее исследование показывает, что очень маленькие, стабильные мезопористые частицы диоксида кремния, известные как мезопористые наночастицы диоксида кремния, могут успешно накапливаться в опухолях в двух различных системах тестирования. Это говорит о том, что однажды их можно будет использовать для доставки лекарств прямо к раковым клеткам.
Исследование
Исследование проводилось учёными под руководством профессора Фуюхико Таманои и доктора Котаро Мацумото. Команда сотрудничает с Киотским университетом в Японии. Их выводы опубликованы в рецензируемом журнале Cells.
Для проведения исследования команда профессора Таманои использовала мышей и модель на основе куриного яйца, называемую хориоаллантоисной мембраной. Эта модель использует тонкую, богатую кровеносными сосудами мембрану внутри развивающегося яйца, которая может поддерживать рост опухоли. Модель на основе куриного яйца особенно полезна, поскольку опухоли в ней растут быстро, что делает эксперименты более быстрыми и менее затратными.
Пересаживая различные типы раковых клеток, включая клетки рака кости, взятые у пациентов, исследователи смогли показать, что опухоли в системе с куриным яйцом развивались так же, как и настоящие раковые опухоли человека.
Одним из наиболее важных выводов стало то, что специально разработанные частицы диоксида кремния — крошечные, хорошо диспергированные и очень стабильные — смогли сконцентрироваться внутри опухолей как в модели с куриным яйцом, так и в модели с мышами. Это означало, что меньшее количество частиц распространялось в здоровые органы, такие как печень или почки.
Профессор Таманои объяснил: «Эти результаты указывают на полезность хориоаллантоисной модели мембраны для клеток рака, полученных от пациентов, а также для оценки носителей лекарств, нацеленных на опухоль».
Важные выводы
Команда профессора Таманои также обнаружила, что частицы со слабым положительным зарядом накапливались в опухолях более эффективно, чем частицы с более сильным зарядом. Электрический заряд на поверхности наночастиц влияет на то, как они локализуются избирательно в опухоли.
В течение одного дня частицы накапливались в опухолевой ткани на уровнях, примерно в пять раз превышающих предыдущие измерения, что показывает их стабильность в организме и способность циркулировать достаточно долго, чтобы достичь опухоли.
Доктор Мацумото сказал: «Мезопористые наночастицы диоксида кремния небольшого размера и высокой дисперсности демонстрируют отличное накопление в опухоли как в хориоаллантоисной мембране, так и в модели с мышами».
Значение исследования
Эти результаты важны, поскольку они показывают, что модель на основе куриного яйца — это быстрый и надёжный способ тестирования новых подходов, а также демонстрируют перспективность этих частиц диоксида кремния в качестве средств доставки противораковых препаратов.
Соединяя практические модели тестирования с передовыми нанотехнологиями, которые используют чрезвычайно малые материалы для решения медицинских проблем, исследование указывает на более персонализированные и эффективные методы лечения рака, которые однажды могут уменьшить побочные эффекты и улучшить выживаемость.
Исследование профессора Таманои подчёркивает два основных шага вперёд. Во-первых, оно расширяет модель хориоаллантоисной мембраны, включив в неё опухоли, выращенные из клеток рака, полученных от пациентов. Во-вторых, оно подтверждает, что эти специально изготовленные частицы диоксида кремния могут успешно накапливаться внутри опухолей как в модели с куриным яйцом, так и в модели с мышами.
Вместе эти достижения предполагают будущее, в котором лечение можно будет тестировать быстрее, а лекарства можно будет доставлять более точно, помогая пациентам получать более качественную помощь.
Ссылка на журнал
Komatsu A., Higashi Y., Lin C.-K., Chen Y.-P., Wu S.-H., Suzuki M., Matsumoto K., Tamanoi F. «Accumulation of Small-Size, Highly Dispersive Mesoporous Silica Nanoparticles in a Tumor in Both Chorioallantoic Membrane and Mouse Models». Cells, 2025; 14(10): 734. DOI: https://doi.org/10.3390/cells14100734
Об авторах
Доктор Котаро Мацумото в настоящее время является доцентом в Институте интегрированных наук о клетках и материалах, Институте перспективных исследований, Киотский университет. Он сосредоточил свои исследования на разработке новых методов лучевой терапии рака с использованием нанотехнологий и иммунологии рака.
Доктор Мацумото также разработал и продемонстрировал полезность модели хориоаллантоисной мембраны (CAM), которую можно использовать для трансплантации различных опухолей для оценки биораспределения наночастиц диоксида кремния. Исследуется эффективность этих наночастиц для лечения BNCT.
Доктор Фуюхико Таманои — профессор в Институте интегрированных наук о клетках и материалах, Институте перспективных исследований, Киотский университет. Его давний интерес — наночастицы и их накопление в опухоли. Это исследование было начато в Институте калифорнийских наносистем в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. В 2017 году он перешёл в Киотский университет и начал разрабатывать новое поколение мезопористых наночастиц диоксида кремния.