Несмотря на операцию и последующее лечение химиотерапией и лучевой терапией, у большинства пациентов возникают рецидивы злокачественных опухолей головного мозга. Исследователи из Университета Линчёпинга (Швеция) и Медицинского университета Граца (Австрия) показали на раковых клетках в лаборатории, что ионный насос может точнее доставлять лекарства, что сокращает риск серьезных побочных эффектов при химиотерапии, передает пресс-служба Университета Линчёпинга. Результаты опубликованы в Advanced Materials Technologies.

Это первый случай, когда ионный насос использовали для лечения рака (пока лишь в лаборатории). Ученые использовали клетки глиобластомы – наиболее распространенного и наиболее агрессивного типа рака, который может возникнуть в головном мозге. Когда опухоль головного мозга удаляется хирургическим путем, небольшие части опухоли часто остаются внутри клеток головного мозга. Даже высокоточная хирургия не может удалить эти клетки без повреждения окружающей здоровой ткани мозга. Это означает, что лучевая терапия и химиотерапия используются для остановки рецидива опухоли.

В Швеции доступно около 30 цитостатических препаратов для лечения различных типов рака. Эти химиотерапевтические препараты чаще всего вводятся внутривенно или в таблетках. Но для того, чтобы достичь мозга, они должны сначала распространиться через систему кровообращения, а затем пройти через гематоэнцефалический барьер. Стенки мелких кровеносных сосудов в головном мозге гораздо менее проницаемы, чем кровеносные сосуды в остальной части тела, и могут препятствовать попаданию многих веществ из крови в мозг. Таким образом, пройти могут только некоторые лекарства, которые работают против рака.

Ученые из Университета Линчёпинга и Медицинского университета Граца разработали метод, с помощью которого можно использовать имплантированный ионный насос для обхода гематоэнцефалического барьера и доставки гемцитабина – эффективного химиотерапевтического агента, который обычно не может проходить через гематоэнцефплический барьер, – прямо в мозг с высокой точностью. Гемцитабин в настоящее время используется для лечения рака поджелудочной железы, мочевого пузыря и груди, где он действует, нарушая процесс деления клеток в быстрорастущих опухолях. Это означает, что гемцитабин не влияет на клетки мозга, поскольку они, как правило, не подвергаются клеточному делению.

Ионный насос позволяет воздействовать только на раковые клетки, оставляя нейроны здоровыми. Также эксперименты с культивированными клетками глиобластомы показывают, что при использовании ионного насоса погибает больше раковых клеток, чем при обычном лечении.

Когда ионный насос должен транспортировать гемцитабин из резервуара электролита в клетки или опухоль, используется слабый ток, чтобы «прокачать» положительно заряженное лекарство через канал переноса ионов. Метод известен как электрофорез. Ионному насосу требуется только слабый ток для перекачки гемцитабина, что является преимуществом, поскольку позволяет избежать риска активации клеток мозга и передачи непреднамеренных нервных сигналов. Низкий ток и напряжение также означают, что в конечном итоге терапевтическая технология не потребует для работы больших источников питания или батарей.

Райнер Шиндл, доцент Медицинского университета Граца, описывает другие преимущества: «Давление внутри мозга чрезвычайно чувствительно, и использование ионного насоса для транспортировки лекарства вместо устройства с приводом от жидкости означает, что давление не пострадает. Кроме того, дозировка контролируется с помощью электрического заряда, который обеспечивает подачу лекарства чрезвычайно точно. Следующим шагом будет использование ионного насоса для оценки различных химиотерапевтических агентов, которые ранее давали слишком серьезные побочные эффекты или которые не могут пройти через гематоэнцефалический барьер».