В рамках мероприятия Школа лаборатория «От школьника до ученого, первые шаги» школьники города Красноярска вместе с кураторами и научным руководителем проекта «Физика наноразмерных объектов и фотоника» Соколовым Алексеем Эдуардовичем провели ряд теоретических, практических занятий и экскурсионно-ознакомительных посещений в лаборатории ИФ СО РАН по теме «Умный» наноскальпель для клеточной хирургии – стратегия развития, физические принципы, применение.
Даты проведения мероприятий – 15, 22 и 29 ноября 2023 года.
Российские ученые на основе магнитных нанодисков и ДНК-аптамеров разработали наноскальпель, который способен избирательно разрушать опухолевые клетки злокачественных новообразований в переменном магнитном поле. На экспериментальных моделях асцитной карциномы Эрлиха было показано, что такой умный наноскальпель адресно воздействует только на клетки-мишени опухоли, а в сочетании с аппаратно-программным комплексом генерации низкочастотных магнитных полей он может стать основой разработки инновационных медицинских изделий малоинвазивной и дистанционно управляемой магнитомеханической терапии онкологических заболеваний. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Functional Biomaterials.
Одним из трудноизлечимых онкологических заболеваний является злокачественный асцит – жидкая опухоль. Патологическая жидкость с раковыми клетками скапливается в брюшной или грудной полости и создает благоприятную для опухоли среду. Это влияет на развитие заболевания и значительно снижает эффективность используемого лечения. Существующие сейчас методы терапии такого онкологического заболевания малоэффективны и высокотоксичны. Поэтому необходимо разработать новые подходы к лечению асцитных опухолей.
Коллектив ученых из Красноярска, Томска и Владивостока, при ведущем участии исследователей ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и Красноярского государственного медицинского университета, разработал магнитный наноскальпель для адресной и малоинвазивной микрохирургии трудноизлечимых асцитных опухолей. Наноскальпель состоит из двух компонентов: распознающих опухоль молекул и магнитных нанодисков, которые механически разрушают опухолевую клетку в переменном магнитном поле. В качестве распознающих молекул специалисты использовали ДНК-аптамеры, аффинные и специфичные к опухолевым клеткам асцитной опухоли.
Аптамеры – функциональные аналоги белковых антител, представляющие собой синтетические одноцепочечные олигонуклеотиды ДНК или РНК, способные специфически связываться с любыми молекулярными и клеточными мишенями. Благодаря им создается точечнонацеленная терапия. Аптамеры могут выдерживать широкий диапазон температур, из-за чего имеют длительный срок хранения. Еще одно преимущество этих молекул в простоте их химической модификации. Так, ранее красноярские ученые создали короткий аптамер, способный более избирательно обнаруживать клетки рака.

Эффективность разработанного наноскальпеля исследователи проверили in vitro на клетках асцитной карциномы Эрлиха и in vivo на мышах. Исследования показали, что магнитомеханическая хирургия с помощью содержащего ДНК-аптамеры наноскальпеля, дистанционно управляемого низкочастотным магнитным полем, существенно снизила количество раковых клеток в асцитной опухоли мышей даже после однократного воздействия.

Мероприятие проведено при поддержке Краевого фонда науки.