Technology

Створено лазер, що знищує ракові клітини в крові

Проти ракових клітин, блукаючих по кровоноснійсистемі, вчені з Університету Арканзасу розробили нову зброю: лазерний промінь, який при направленні на шкіру проникає в кровоносні судини у знищує на місці цих маленьких убивць, не даючи їм накопичуватися в організмі у вигляді метастаз. У дослідженні, опублікованому в журналі Science Translational Medicine, повідомляється про те, що дослідники провели успішні випробування своєї системи, точно визначивши і знищивши ракові клітини у 27 з 28 добровольців, які взяли участь в клінічних випробуваннях.

Ефективна діагностика раку

Розробники повідомляють, що їх установка виявиласяв 1000 разів точніше, ніж інші існуючі на сьогоднішній момент аналогічні пристрої. Це вже само по собі досягнення, проте дослідники роблять акцент на те, що їх система виявилася здатна знищувати високий відсоток ракових клітин в реальному часі.

При подальшій розробці, відзначають фахівціАрканзасского університету, лікарі зможуть отримати швидкий, безболісний і неізвазівний спосіб пошуку і знищення ракових клітин, перш ніж вони почнуть формувати нові пухлини в організмі.

«Ця технологія має потенціал значного інгібування процесу местастізірованія», - говорить директор центру наномедицини Університету Арканзасу і керувати дослідження Володимир Жаров.

Поширення ракових клітин абометастазування є основною причиною смертності від раку. Воно відбувається, коли ракові клітини відокремлюються від основного вогнища хвороби і починають переміщатися по організму всередині кровоносної, а також лімфатичної систем, з часом осідаючи в інших частинах тіла і формуючи вторинні пухлини.

Якщо знищувати ці емболіческіе пухлинніклітини ще в кровотоці, не даючи їм метастазировать в інших тканинах, це дозволить врятувати безліч життів. Навіть просто можливість підрахувати кількість цих емболіческіх пухлинних клітин - завдання, з якою не було здатне ефективно впоратися жодна з розроблених раніше пристроїв, - дозволить більш точно діагностувати і лікувати метастатичний рак.

Жаров разом зі своєю командою фахівцівпровели випробування розробленої ними системи на людях з меланомою (рак шкіри). Лазер, спрямований на вену, посилає в кров енергію, створюючи тепло. Ракові клітини поглинають набагато більше цієї теплової енергії, ніж звичайні. Тепло змушує ці клітини розширюватися і руйнуватися. Це теплове розширення створює звукові хвилі - фотоакустичний ефект, який може бути зареєстрований компактним ультразвуковим перетворювачем, який поміщається на шкіру пацієнта поруч з місцем дії лазерного променя. Це пристрій зчитує, коли емболіческіе пухлинні клітини проходять по кровотоку під лазером.

За допомогою цього ж лазера вчені змоглипродемонструвати процес знищення емболіческіх пухлинних клітин в реальному часі. Тепло, що створюється лазером, виробляє на поверхні пухлинної клітини бульбашки пара. При розширенні ці бульбашки пара лопаються, надаючи вплив на клітину, механічно її знищуючи. Уявіть собі відеогру, в якій ви знищуєте лазером поганих хлопців. Процес знищення ракових клітин тут виглядає аналогічним чином.

Метою даного дослідження, відзначають розробникилазера, була перевірка точності пристрою в визначенні ракових клітин. Але навіть при низькоенергетичному діагностичному режимі пристрій змогло знищити значну кількість емболіческіх пухлинних клітин в крові шести пацієнтів. За словами Жарова, у одного пацієнта пристрій змогло знищити 96 відсотків ракових клітин. Вчений і його колеги відзначають, що ефективність установки зможе бути набагато вище в рамках майбутніх досліджень, коли вони будуть використовувати пристрій на більш високої потужності.

Жаров прийшов до ідеї цієї технології більше десятироків тому. З тих пір вчений проводив її випробування на тваринах, продемонструвавши її безпеку комісії Агентства Міністерства охорони здоров'я і соціальних служб США (FDA), яка видала дозвіл на клінічні випробування установки на людях. Жаров заявляє, що цей пристрій - перший неінвазивний діагностичний апарат для визначення циркулюючих в крові пухлинних клітин.

Як ще діагностують рак в крові?

До теперішнього моменту було запропоновано як мінімумсотня різних пристрій, призначених для моніторингу за емболіческімі пухлинними клітинами. Однак більшість цих систем має на увазі взяття крові з вени і її подальший аналіз поза організмом пацієнта. При цьому тільки один пристрій, по крайней мере в США, отримало схвалення на використання комісією FDA. Воно називається CellSearch, і розміром приблизно з духовку. При цьому воно дозволяє проводити забір тільки невеликих зразків крові, на основі яких створює загальну картину ракових клітин, які можуть бути присутніми у всій кровоносній системі. Ясна річ, що через таку низьку ефективність цей пристрій широко не використовується в діагностиці та лікуванні раку.

У квітні цього року фахівці Мічиганськогоуніверситету оголосили про створення більш компактного пристрою, який кріпиться до руки пацієнта і перекачує кров в організмі, очищаючи її від ракових вічко. Однак, знову ж таки, випробування собак в лабораторних умовах показали, що пристрій здатний обробити за дві-три години всього пару столових ложок крові.

Пристрій, розроблений Жаровим і його командою,здатне обробити літр крові приблизно за годину. При цьому без необхідності її перекачування з організму. Чутливість цієї системи приблизно в тисячу разів вище, ніж у пристрої CellSearch, кажуть розробники. Надалі Жаров з командою планують провести випробування своєї установки на більшій кількості людей, комбінуючи результати з традиційними методами лікування раку, щоб подивитися ефективність такого підходу у вирішенні проблеми метастазування.

До речі, фотоакустичний ефект вперше бувописаний Олександром Грейама Беллом в 1880 році при розробці фотофон - пристрої для передачі на відстань звуків за допомогою світла. Розроблене Жаровим пристрій одержав назву «цітофон» ( «cytophone», «цито» з англійської - «клітка»).

Обговорити новину можна в нашому Telegram-чаті.