Уроженец Беларуси в США создает революционную технологию против рака
Ученые американской корпорации Masimo решают «нерешаемую» задачу — как победить рак, устойчивый к лекарствам и лучевой терапии, с помощью лазерных технологий, действующих на клеточном уровне. Руководит этой работой белорус Дмитрий Лапотко. 42.TUT.BY связался со специалистом и узнал о перспективах разработки.
«Управляемый нановзрыв внутри раковой клетки»
Технология нацелена на борьбу с клетками, которые остаются после хирургического удаления раковой опухоли. Эти клетки могут быть устойчивы к лекарствам и лучевой терапии.
— Остаточные раковые клетки — это главные убийцы, — рассказывает Дмитрий. — Чаще всего пациенты умирают от рецидивов, когда из остаточных раковых клеток развиваются метастазы, а эффективные дозы лекарств и радиации слишком опасны и поэтому неприменимы.
Исследователи, возможно, нашли способ, как обнаружить и уничтожить каждую такую раковую клетку изнутри. Для этого они используют безопасные наночастицы и лазерные импульсы.
— Мы используем управляемый нановзрыв внутри раковой клетки, — объясняет ученый. — Металлические наночастицы подвергаются воздействию очень короткого лазерного импульса длительностью в несколько пикосекунд. Свободные электроны преобразуют оптическую энергию в тепло. Быстрое нагревание наночастицы испаряет окружающую жидкость.
Пар расширяется и взрывается за наносекунды. Это создает механическое воздействие — основу для нанохирургии и нанотерапии, — а также импульс давления, который лежит в основе диагностики. Мы назвали эти взрывы плазмонными нанопузырьками (plasmonic nanobubbles — PNB).
«Энергия лазера безопасна для здоровых тканей»
Ученые считают, что наночастицы сами находят больные клетки.
— Наночастицы золота оснащены антителами, которые могут распознать раковые клетки. Раковые клетки сами строят кластеры наночастиц, активно «поедая» их в процессе рецептор-опосредованного эндоцитоза (специфический процесс захвата внешнего материала клеткой. — TUT.BY).
«Бомбы» для раковых клеток очень малы: размеры наночастиц золота — 60 нанометров, кластеры могут достигать размеров в 200−300 нанометров. Размер раковой клетки на порядок больше — от 10 000 до 30 000 нанометров. Человек невооруженным глазом может видеть лишь объекты крупнее 400 000 нанометров.
Нановзрывы затрагивают только больные клетки и не влияют на здоровые.
— Энергия лазера настолько мала, что она абсолютно безопасна для здоровых тканей и клеток, — рассказывает Дмитрий. — Это отличает механическую обработку плазмонными нанопузырьками от химио- и радиотерапии и создает основу для внутриклеточных селективных технологий лечения и диагностики.
«Мы можем обнаруживать и убивать возбудителей малярии»
В будущем плазмонные нанопузырьки могут стать инструментом хирургов. Ученые предлагают обрабатывать ложе раковой опухоли после ее удаления, чтобы снизить вероятность рецидива или предотвратить его.
Технологию уже опробовали на животных с агрессивным типом опухолей — плоскоклеточным раком головы и шеи. При диагностике технология оказалась способна обнаружить единичные раковые клетки в ложе во время удаления опухоли.
При лечении плазмонными нанопузырьками выживаемость оказалась в 5,5 раза выше по сравнению с теми, кто проходил химиолучевую терапию. О результатах испытаний ученые рассказали в авторитетном журнале Nature Nanotechnology.
Однако разработка ученых может быть эффективна и в терапии других видов рака и других заболеваний.
— Этот метод можно применять к любым агрессивным видам рака — через кожу или во время операции, — рассказывает Дмитрий. — Кроме того, мы можем обнаруживать и убивать бактерии и паразитов, например возбудителей малярии.
«В США ученому нужно работать больше, чем в Беларуси»
Сам Дмитрий занимается наномедициной на протяжении последних 25 лет. Сначала он работал в Национальной академии наук Беларуси, после — в Университете Райс в США. Сейчас он руководит направлением лазерных технологий в корпорации Masimo.
Эта компания ориентирована на решение «неразрешимых проблем» в области здравоохранения и является лидером в области неинвазивных оптических медицинских устройств. Основатель компании учредил некоммерческую инициативу Patient Safety Movement Foundation. Ее цель — исключить к 2020 году смертность из-за врачебных ошибок в случаях, когда это возможно. Также Masimo участвует в американской национальной инициативе Cancer Moonshot, цель которой — победить рак в течение 10−15 лет.
Ученый вспоминает, что ему предлагали работу в США еще в 1990-м. Однако переехал он только в 2009 году, чтобы работать в университете Райс в Хьюстоне — на «родине нанотехнологий».
— В США ученому нужно работать больше, чем в Беларуси, чтобы добиться финансирования и признания, — отмечает Дмитрий. — Конкуренция очень высока. Представьте себе, лучшие студенты со всего мира приезжают в США и пытаются остаться здесь в качестве исследователей.
Хотя в США бюджеты на исследования превышают белорусские, на Западе наука оказывается явно менее «дорогой».
— Долларовая стоимость «единицы» научного продукта в Беларуси в несколько раз выше, чем в США. Я имею в виду стоимость создания, например, публикации в журнале с высоким импакт-фактором или прототипа продукта или технологии. Это может звучать парадоксально, но наука в современной Беларуси намного более дорогая, чем в США, если смотреть на реальные результаты.
Испытания технологии могут пройти в Беларуси
Дмитрий помогает коллегам на родине.
— Два года назад для белорусских онкохирургов и химиотерапевтов организовали тренинг в Онкологическом центре им. М. Д. Андерсона в Техасском университете, — вспоминает он. — Это ведущий мировой центр по исследованию рака. Американская сторона была готова полностью оплатить углубленную профессиональную подготовку 20−30 специалистов из Беларуси при условии, что они сами оплатят проезд и проживание. Этот проект получил поддержку белорусских онкологов, которым для его осуществления требуется минимальная административная и финансовая поддержка своей страны.
Перед массовым применением любая разработка проходит клинические испытания. Дмитрий надеется, что клинические испытания плазмонных нанопузырьков начнутся уже в ближайшем будущем и могут пройти в Беларуси. Испытания оплатит американская сторона, продлятся они несколько лет.
— Наши коллеги из Беларуси — доктора Олег Суконко и Игорь Белоцерковский — профессионалы, которые разделяют наши ценности и могут быстро организовать клинические испытания, — объясняет Дмитрий. — В прошлом многие белорусские специалисты внесли огромный вклад в мое развитие: физик Рем Солоухин, инженеры Станислав Астапчик и Олег Роман, хирург Олег Мишарев. Испытания в Беларуси можно назвать моей личной данью уважения им и многим другим из этой страны.
