Специалисты создали микрофлюидную платформу «мозг на чипе», предназначенную для изучения инновационных методов лечения глиобластомы — крайне агрессивной разновидности опухоли головного мозга. В ходе экспериментов комбинация химиотерапевтического препарата с беспроводной световой стимуляцией показала почти стопроцентную эффективность в уничтожении раковых клеток в лабораторных условиях. Как сообщили «Известиям» исследователи, при успешном продолжении работ этот метод может стать прорывом в борьбе с опасной болезнью. Однако перед внедрением в медицинскую практику технологию предстоит испытать на реальных пациентах.
Назначение платформы «мозг на чипе»Совместная группа ученых из Института бионических технологий и инжиниринга, а также специалистов по биотерапии из Сеченовского университета разработала микрофлюидную систему, которая воспроизводит кровоснабжение мозга и поддерживает жизнедеятельность клеток глиобластомы. Исследования подтвердили, что органо-полупроводниковое устройство активирует ионные каналы в клетках при воздействии красного света. Последующие опыты выявили аналогичный эффект и в злокачественных клетках — это улучшает проникновение темозоломида, основного препарата для борьбы с данной опухолью.
— Ионные каналы функционируют подобно насосам, втягивая молекулы внутрь клетки. Чтобы уничтожить раковую клетку, темозоломиду необходимо достичь ее ядра. Под действием красного света каналы начинают работать интенсивнее, концентрация лекарства в клетке увеличивается, что приводит к ее гибели. В ходе испытаний нам удалось ликвидировать 95–98% клеток глиобластомы — это пятикратное превышение показателей контрольных образцов без стимуляции, — пояснил «Известиям» руководитель проекта, доцент Института бионических технологий Александр Марков.
Справка «Известий»Глиобластома считается одной из наиболее сложных в лечении опухолей: она стремительно развивается и плохо реагирует на традиционные терапевтические методы. Полное удаление хирургическим путем часто неосуществимо из-за опасности повреждения критических участков мозга, а химиотерапия не всегда дает нужный результат. Вот почему так важны инновационные решения, способные повысить эффективность лечения без увеличения рисков для больных.
Как отметили авторы разработки, это первая в мире система «мозг на чипе» с беспроводной оптической стимуляцией. В отличие от электродов или индукционных катушек, которые могут перегревать ткани, новая технология более безопасна и менее травматична.
— Наши опыты доказали, что комбинация лекарственной терапии с беспроводной стимуляцией ускоряет действие препарата и способствует его лучшему проникновению в клетки. Сейчас мы переходим к тестированию на первичных культурах и срезах тканей — моделях, которые точнее имитируют реальную структуру мозга. Предварительные результаты на агрессивной культуре, взятой у пациента с глиобластомой, также подтвердили усиление лечебного эффекта, — сообщила студентка Сеченовского университета Анна Константинова.
Будущее лечения глиобластомыДальнейшие испытания комбинированного метода на клеточных моделях помогут оценить его преимущества в борьбе с устойчивыми к химиотерапии формами глиобластомы, добавила студентка Института фармации Виктория Хоружая.
Платформу «мозг на чипе» также планируют применять для исследования других типов опухолей мозга. Однако до клинического использования технологии предстоит преодолеть множество технических сложностей и провести длительные испытания.
Создание микрофлюидной системы «мозг на чипе» для изучения глиобластомы дает надежду на разработку более эффективных методов борьбы с этим крайне агрессивным видом опухоли, отметил в беседе с «Известиями» эксперт «Хелснет», онколог Максим Котов.
— Технология позволяет моделировать процессы проникновения лекарств и их воздействия на опухолевые клетки в условиях, близких к реальным. Первые эксперименты с сочетанием темозоломида и световой стимуляции уже продемонстрировали существенное повышение эффективности лечения, — пояснил он.
Ключевая особенность этой модели — точное воспроизведение микроокружения опухоли, включая имитацию кровообращения и возможность безопасной световой стимуляции, подчеркнул Альберт Ризванов, член-корреспондент Академии наук Татарстана.
— Это позволяет максимально приблизить лабораторные исследования к реальным процессам в организме человека, — уточнил эксперт.
Основная сложность заключается в точной доставке препаратов и избирательном воздействии именно на раковые клетки в живом организме, добавил он.
— Для внедрения технологии в клиническую практику потребуются дополнительные испытания на биологических моделях и реальных пациентах, — отметил Александр Захаров, директор НИИ нейронаук СамГМУ.
Исследования проводятся при поддержке Российского научного фонда.