Лазерный луч «накачивает» лекарства в раковые клетки
Исследователи из University of Ulm (Германия) показали, что лазерный свет умеренной интенсивности может спровоцировать прием лекарства из окружающей среды раковыми клеткам. Предложенный метод – фактически, первый способ подобного «вынужденного» лечения; ранее лекарства в клетки доставлялись исключительно пассивными методами.
Большинство существующих методов доставки лекарственных препаратов до отдельных клеток подразумевает использование пассивного способа распространения вещества: диффузии через клеточную оболочку или транспорта при помощи специального белка, «закрепленного» на оболочке. Однако, подобный процесс часто терпит неудачу из-за так называемого многолекарственного сопротивления, в рамках которого трансмембранные процессы достаточно быстро выводят лекарственные препараты обратно. Исследователи давно пытаются решить эту проблему, рассматривая химические и биологические методы, тем или иным образом задействующие мембрану клетки, но не ее внутреннее содержимое.
В отличие от ученых, работающих в этом популярном направлении исследований, группа из University of Ulm (Германия) сосредоточила свое внимание на внутреннем объеме клетки, большую часть которого занимает внутриклеточная жидкость. Их эксперименты показали, когда клетка освещена лазерным излучением умеренной интенсивности (1000 Вт/м2), плотность и вязкость внутриклеточной жидкости уменьшается, что увеличивает общий объем биологической клетки (согласно формуле плотность = масса / объем). Стоит отметить, что по химическому составу внутриклеточная жидкость очевидным образом отличается от обычной воды; и для воды подобное явление (уменьшение плотности при освещении лазером определенной длины волны) не наблюдается.
Если выключить лазер, увеличенная клетка «не успеет» мгновенно вернуть свою первоначальную форму; будет создана разность давлений, что спровоцирует процесс передачи вещества из внешней среды внутрь клетки. Лекарственные препараты, присутствующие в окружающем клетку растворе, будут в буквальном смысле «закачаны» внутрь оболочки. Таким образом, периодически включая и выключая лазер, можно добиться создания своего рода «насоса» для подачи лекарства в живую клетку.
Стоит отметить, что пульсирующий лазерный луч уже достаточно широко используется в медицине, в частности, в технологиях омоложения. До сих пор, однако, ученые не до конца были уверены в том, почему он вызывает наблюдаемые эффекты. Работа ученых из University of Ulm показала существование механизма «насоса», что полностью соответствует практическим результатам.
В доказательство своей теории ученые продемонстрировали возможность «закачки» в раковые клетки молекул зеленого чая, которые содержат высокую концентрацию вещества (epigallocatechin gallate, EGCG), являющегося хорошим ингибитором опухоли. В своем эксперименте ученые использовали пучок лазерного излучения видимого диапазона с длиной волны 670 нм. Исследования показывают, что сходный метод позволит доставлять в клетки и многие другие лекарственные препараты.
В ближайшем будущем ученые планируют заняться поиском наиболее оптимальных параметров импульсов лазерного излучения. Утверждается, что в будущем, после серии испытаний, метод может эффективно использоваться совместно с известными вариантами химиотерапии.
