Мікроскопічні лазери допоможуть вбивати метастази раку - The Economist

Минуло більше 50 років після виходу на екрани "Фантастичної подорожі". У фільмі розповідалося про те, як субмарину зменшили разом з екіпажем лікарів до розміру молекули, щоб вона могла здійснити подорож кровоносною системою і полагодити пошкоджені тканини пацієнта.

Ця фантазія лишається такою ж абсурдною, як і у 1966 році, коли стрічка вийшла в прокат. Але цього не скажеш про ідею побудови мікроскопічних терапевтичних машин.

Про це пише The Economist, додаючи, що фільм міг надихнути вчених зробити кілька таких зразків медичної техніки. Одні з них доставляють ліки в потрібні частини тіла пацієнтів. Інші скеровують застосовану зовні енергію на тканини, які потрібно знищити. Такі мікромашини зараз отримують необхідне схвалення для застосування у клініках.

Остання з таких розробок була створена вченими Володимиром Жаровим з Університету Арканзасу і Марком Стокманом з Державного університету Джорджії. Вона передбачає введення хворим на рак мікроскопічні машини з лазерами, які будуть виявляти і знищувати так звані блукаючі клітини пухлин - метастази. Такі клітини відірвалися від пухлини і розносяться по всьому тілу. Таким чином, пацієнти після лікування можуть знову захворіти на рак.

Доктор Стокман називає створені мікроскопічні лазери "спазерами". Це скорочення розшифровується як "поверхнево-плазменне підсилення стимульованого випромінювання". Поверхневі плазмони - це хмара електронів, яка вібрує над поверхнею-провідником. Спазери генерують її у відповідь на стимуляцію за допомогою зовнішнього джерела світла.

Червоні кров'яні тільця, наприклад, мають діаметр близько 7 тисяч нанометрів. Спазери ж не більші 22 нанометрів. Вони складаються з золотого ядра діаметром 10 нанометрів і силікатної оболонки з флюорисцентним барвником. Зовнішня поверхня цієї оболонки вкрита фолієвою кислотою.

Звичайний лазер традиційно складається з резонатора (зазвичай це відсік з зеркалами з кожного боку, між якими світло посилюється) і лазерної речовини, яка розміщена між зеркалами і отримує зовнішню енергію (теж часто у вигляді світла), яку застосовує для посилення світлового променя. У спазерах доктора Жарова і доктора Стокмана золото використовується в якості резонатора, а оболонка - як лазерна речовина. Замість того, щоб посилювати світло, система посилює плазмони, які пульсують навколо поверхні золотої сфери. Фолієва кислота ж виступає в ролі системи наведення. На відміну від більшості здорових клітин, ракові клітини зазвичай вкриті молекулами-рецепторами фолієвої кислоти. Це дозволяє спазерам під'єднуватися до них. Тож якщо спазери будуть введені в тіло пацієнта з метастазами раку, вони швидко виявлять шкідливі клітини в крові чи лімфі і причепляться до них. Лабораторні дослідження показали, що десятки спазерів можуть приєднатися до однієї і тієї ж клітини, яка потім їх поглинає.

Після цього спазери всередині ракових клітин можна використовувати як для діагностики, так і для знищення хвороби. При опроміненні пацієнта слабким лазером через шкіру чи оптичний зонд ракові клітини зі спазерами починають яскраво світитися. Так можна виявити їхнє розташування у тілі. Якщо посилити зовнішній лазерний промінь навіть до нешкідливого для людини рівня, спазери знищать клітини хвороби.

Нещодавно у США схвалили генну терапію для лікування раку. Подібне рішення було прийнято вперше в історії країни. Раніше повідомлялося про те, що вчені проведуть лікування від гемофілії за допомогою генної інженерії. Лікування гемофілії буде проводитися за допомогою одного зі старих методів редагування генів – нуклеаза цинкового пальця, в рамках якого в геном людини буде вставлятися виправлена версія гена.