Ученые упаковали радий и химиопрепарат в одну кристаллическую «губку»

Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого вместе с коллегами из НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ создали частицы, которые несут в опухоль сразу два средства против рака: радиоактивный радий-223 и химиопрепарат доксорубицин. У мышей с индуцированной опухолью молочной железы такие частицы смогли снизить ее рост на 61–72%, а каждое средство по отдельности дало лишь 37–50%.

Рак молочной железы остается одной из главных причин смерти от онкологических болезней в мире. Многие опухоли характеризуются неоднородным строением, при котором только часть клеток злокачественного образования восприимчива к химиотерапии. Современные способы лечения нередко сочетают несколько методов воздействия на раковые клетки, включающие одновременно химиотерапию и радиационное облучение. Такие способы позволяют значительно усиливать эффект ингибирования опухолевого роста. По словам специалистов, актуальной остается задача комбинирования лекарств и их транспортировки в опухоль. Изотопы радия хорошо показали себя против метастазов рака простаты в костях. Радий взаимодействует с кальцием, что приводит к накоплению в костной ткани, однако вопрос его доставки в опухолях мягких тканей остается нерешенным.

Петербургские ученые разработали так называемые металл-органические каркасы для доставки одновременно терапевтического изотопа (радия-223) и противоопухолевого препарата (доксорубицина) в опухоль. Атомы циркония соединили с помощью органических молекул, так сформировали жесткую решетку, по форме напоминающую губку или пчелиные соты.

Радиомечение металл-органических каркасов изотопапами радия-223 оказалось сложнее, так как сам изотоп радия сложно присоеденить к поверности наночастиц без вспомогательных молекул, а его ионы плохо закрепляются на азотных группах молекул. На перемычках каркаса расположены именно азотные группы, поэтому простое смешивание неэффективно. Поэтому мы сцепили радий и каркас не напрямую, а спрятали в другом веществе. Для этого добавили в смесь хлорид бария и сульфат натрия, при их химической реакции выпадает осадок сульфата бария, в который включается радий, а сам осадок удерживается на каркасе. Вся процедура проведения этой реакции занимает всего час при комнатной температуре, — отметила младший научный сотрудник Лаборатории нано- и микрокапсулирования биологически активных веществ СПбПУ Дарья Ахметова.

Ученые изучили эффективность полученной гибридной системы на лабораторных мышах с индуцированной опухолью молочной железы. У животных, получающих терапию, объем опухоли к девятому дню был в 3,5 раза меньше, чем у не получающей лечения контрольной группы.

Также мы изучили эффективность воздействия терапевтического изотопа радия-223 и доксорубицина по отдельности и в комбинации. Результаты экспериментов показали, что разработанный нами каркас, несущий сразу два компонента (радий-223 и доксорубицин), снижает рост опухоли на 61–72%, тогда как каждое из действующих компонентов по отдельности уменьшали развитие злокачественного образования лишь на 37–50%. Также мы зафиксировали, что каркас почти полностью распределяется в опухоли и не вредит здоровым органам, — отметил заведующий Лабораторией нано- и микрокапсулирования биологически активных веществ СПбПУ, доктор биологических наук Александр Тимин.

Пустые каркасы почти не вредят клеткам: даже при самой высокой дозе в пробирке живыми оставались больше 90% клеток, а из эритроцитов, красных клеток крови, разрушалось меньше 3%. Мыши во время опыта не теряли вес, гистологи не нашли повреждений в легких, сердце, печени, селезенке и почках, а показатели крови остались в норме.

В последующих исследованиях планируется расширить спектр используемых носителей и изотопов. Для разрабатываемых лекарственных форм запланировано проведение доклинических испытаний, включая оценку острой токсичности, иммунотоксичности и нефротоксичности.

Работа была выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 25-73-10091), Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (FSEG-2025-0007). Работы, связанные с процедурами введения радиоактивных меток, были выполнены при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение № 075-15-2025-511 от 30.05.2025 г.).

Метод радиомечения радия-223 получил патент Федеральной службы по интеллектуальной собственности. Основные результаты работы опубликованы в научном журнале ACS Applied Bio Materials.

Фото: СПбПУ

Источник: Минобрнауки России