Наночастицы оксида цинка. Предоставлено Национальными Институтами Здоровья.
Итак, нам 42 года в войне с раком, и хотя враг остается грозным, наша стратегия переходит в еще одну фазу. Мы прошли через эквивалент рукопашного боя - хирургию - ковровую бомбардировку - радиацию - и химическую войну - химиотерапию.
Теперь борьба идет о скрытности. Вместо того, чтобы концентрироваться на уничтожении раковых клеток или отравлении их, вы, скорее всего, услышите, как ученые-раки говорят о «троянских конях», «стратегиях маскировки» или «обмане» иммунной системы. Все это уловки на клеточном уровне, заштрихованные с помощью наномедицины - лечение очень и очень мало. Как маленький? На наноуровне около 5000 частиц будут такими же широкими, как человеческие волосы.
Мы не враги
Итак, мы здесь за пределами понимания. Но давайте не будем зацикливаться на размерах; давайте сосредоточимся на обмане.
Последний пример микроскопического обмана был выложен на прошлой неделе в статье исследователей из Университета Пенсильвании. Одним из наиболее привлекательных аспектов наномедицины является то, что она позволяет ученым доставлять лекарства непосредственно к опухоли, а не химиотерапию, затопляя весь организм. К сожалению, иммунная система видит наночастицы как захватчиков и пытается очистить их, прежде чем они смогут воздействовать на опухолевые клетки.
Хитрость заключалась в том, чтобы заставить «часовые клетки» иммунной системы организма думать, что наночастицы, доставляющие лекарства, были нативными клетками, что они не были нарушителями. Исследователи сделали это, прикрепив к каждой наночастице белок, который присутствует в каждой клеточной мембране. Проще говоря, он отправил сообщение «не ешь меня» в клетки охраны организма.
В результате, по крайней мере у мышей, этот метод значительно улучшил показатель успеха двух различных видов наночастиц - один, который доставлял лекарства, уменьшающие опухоль, и один, наполненный красителем, который помог бы врачам захватывать изображения раковых клеток.
Между тем, в начале этого года ученые из Исследовательского института методистской больницы в Хьюстоне объявили, что они нашли свой собственный способ позволить наночастицам обманывать иммунную систему. Они разработали процедуру физического удаления мембран из активных лейкоцитов и наложения их на наночастицы. И этой «стратегии маскировки» было достаточно, чтобы не дать протеинам, которые активируют иммунную систему, выполнять свою работу и заставлять ее отталкивать захватчиков. Исследователи полагают, что однажды станет возможным собрать собственные белые кровяные клетки пациента и использовать их для маскировки наночастиц, что значительно повышает вероятность того, что они доберутся до своей цели без нападения.
Как бы волшебно это ни звучало, наномедицина не без риска. Намного больше исследований должно быть сделано для долгосрочного воздействия наночастиц внутри организма. Могут ли они накапливаться в здоровых тканях организма? И если они это сделают, какой эффект это будет иметь? Могут ли эти крошечные частицы, кажущиеся теперь столь полными обещаний, стать токсичными?
Еще много вопросов о наномедицине, но это больше похоже на ответ.
Болтовня
Вот шесть других способов, которыми мышление маленьким движет медицину вперед:
1) Но сначала удалите все украшения: в университете штата Миннесота ученые экспериментируют с наночастицами и магнитами для борьбы с раком легких. Они разработали аэрозольный ингалятор, который пациент может вдохнуть в легкие с помощью нескольких глубоких вдохов. И это переносит наночастицы оксида железа к опухолям внутри легких. Затем, размахивая магнитом за пределами тела, они могут взволновать частицы так, чтобы они нагрелись достаточно, чтобы убить раковые клетки вокруг них.
2) Новая игра-оболочка Команда инженеров из Калифорнийского университета разработала крошечные капсулы - размером примерно с половину самой маленькой бактерии - которые способны переносить белки к раковым клеткам и задерживать рост опухолей. А наноразмерные оболочки безвредно разрушаются в незлокачественных клетках.
3) Золотой дурак: А в Northwestern исследователи говорят, что нашли способ использовать наночастицы золота для эффективной борьбы с лимфомой. Они вводят клетки лимфомы в заблуждение, считая, что в них содержится липопротеин высокой плотности (ЛПВП), который необходим клеткам для выживания. Золотые наночастицы связываются с раковыми клетками и лишают их холестерина.
4) Лучше, чем клей Крейзи : в Германии ученые изобрели пасту из наночастиц, которая, по их словам, может быстрее восстанавливать сломанные кости. Паста содержит два гена фактора роста, которые проникают в клетки и ускоряют заживление костей.
5) Увы, это не поможет вам найти лекарства, которые вы уронили на пол: технически это не наномедицина, но небольшая умная таблетка, которая отслеживает, правильно ли люди принимают лекарства, может скоро появиться на рынке. Одобренная FDA в прошлом году, таблетка содержит крошечный датчик, который взаимодействует с желудочной жидкостью и посылает сигнал на пластырь на теле человека. Взятая с настоящим лекарством, умная таблетка передает информацию о другом меде, особенно когда она была принята, на смартфон. Но он также отправляет физиологические данные, включая частоту сердечных сокращений и уровень активности.
6) Тепло тела ухудшилось: аналогичным образом пожарные в Австралии начали принимать крошечную капсулу, чтобы защитить их от перегрева. Датчики в таблетке могут измерять температуру тела в реальном времени и передавать эти данные на смартфон. И это привело к изменениям в моделях работы пожарных, включая период времени, в течение которого они подвергаются воздействию пламени.
Видео бонус: Все еще не ясно о наномедицине? Вот доклад TED о том, как он используется для борьбы с раком, Марк Дэвис, ведущий эксперт по этому вопросу и инженер-химик из Калифорнийского технологического института.
Больше от Smithsonian.com;
Медицина становится маленькой
Новое устройство может измерять массу одной молекулы
