Квантовые точки и яд кобры в диагностике рака

Группа исследователей из НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Университета Тезпура (Индия) создала препарат на основе альфа-нейротоксинов, полученных из яда кобры, с использованием светящихся полупроводниковых наночастиц. Он способен эффективно помечать границы раковой опухоли в организме.

квантовые точки и яд кобры в диагностике рака
Квантовые точки светятся при облучении невидимым глазу УФ-излучением. Хирург может использовать источники ультрафиолета при проведении операции для определения границ опухоли.

Как известно, ранняя и достоверная диагностика онкологических заболеваний — одно из наиболее востребованных направлений биомедицинских исследований. При хирургическом удалении злокачественных новообразований врачам очень важно видеть границы оперируемой области. Чем качественней будет отмечена зона новообразования, тем эффективнее пройдёт процедура, у пациента не возникнет осложнений в виде метастазов.

Ученые НИТУ «МИСиС», работающие под руководством профессора Юрия Уткина, разработали уникальное гибридное соединение (конъюгат) из двух молекул с разными свойствами — альфа-нейротоксинов, полученных из яда таиландской кобры, и флуоресцентных квантовых полупроводниковых наночастиц селенида кадмия (так называемые квантовых точек). Полученные конъюгаты могут использоваться для создания медицинских тест-систем, визуализирующих ряд онкологических новообразований.

Индийская сторона провела исследование цитотоксичности альфа-нейротоксинов, факторов роста нервов, а также их конъюгатов с флуоресцентными нанокристаллами на клетках разных видов.

квантовые точки и яд кобры в диагностике рака

Змеиные яды — это сложные смеси белков, обладающие различными видами биологической активности. В частности, яды кобр и мамб содержат альфа-нейротоксины, которые взаимодействуют со специфическими рецепторами и полностью блокируют передачу нервных импульсов в организме (на чём и основано парализующее действие яда при укусе змей).

Биологическими «мишенями» альфа-нейротоксинов являются никотиновые холинорецепторы. Это специфические группы белков, которые раковая опухоль (например, мелкоклеточный рак лёгких или рак молочной железы) вырабатывает в патологически большом количестве. В здоровом организме холинорецепторы участвуют в проведении нервного импульса.

Для визуализации опухоли учёные России и Индии решили использовать уникальное свойство токсинов — избирательное взаимодействие с определённым маркером болезни. Сцепка «нейротоксин-квантовая точка» попадает с кровотоком в поражённый орган и обозначает всю зону опухоли за счёт яркой флуоресценции наночастиц. Они светятся при облучении невидимым глазу УФ-излучением (хирург может использовать источники ультрафиолета при проведении операции).

«Мы синтезировали конъюгаты квантовых точек с токсинами с помощью специально разработанных методик, которые обеспечивают стабильность полученных соединений при введении в организм. Наночастицы селенида кадмия покрыты тонкой плёнкой пептида, что даёт высокую степень биосовместимости конъюгатов и позволяет нейтрализовать токсичность самих квантовых точек. При этом созданные конъюгаты обладают существенно меньшим размером по сравнению с аналогами, что значительно облегчает процесс доставки препарата в орган», — рассказал руководитель проекта профессор Уткин, эксперт Центра энергоэффективности НИТУ «МИСиС».

По словам учёного, использование флуоресцентных наночастиц может существенно повысить эффективность диагностических исследований, поскольку по целому ряду параметров они существенно превосходят традиционные метки, обладая более яркой флоуресценцией и высокой устойчивостью к выцветанию.

квантовые точки и яд кобры в диагностике рака

Полученный препарат также можно использовать в качестве терапевтического средства с адресной доставкой, если к молекуле конъюгата присоединить лекарство. Как известно, в лечении онкологических заболеваний важнейшей задачей является именно адресность по отношению к пораженному органу, поскольку большая часть лекарств токсичны и оказывают негативное влияние на здоровые ткани и органы.

В настоящее время коллектив разработчиков оптимизирует характеристики препарата и готовится к доклиническим исследованиям полученных образцов. Испытания in vivo (в живых организмах) запланированы на ближайшее время.

Ссылка на источник