Нетоксичные молекулы для надежного хранения радиоактивных изотопов

Источник: phys.org

Исследователи из Университета штата Канзас (США) представили микроскопические «пузыри» для хранения изотопов, испускающих ионизирующее излучение. Как отмечает профессор Джон М. Томич, они помогут пациентам, проходящим курсы лучевой терапии для лечения рака и других заболеваний. Профессор Томич работал вместе с коллегой Екатериной Дадачовой (медицинский колледж Альберта Эйнштейна). Также в проекте участвовали специалисты из Японии и Германии. В 2012 году профессор Томич и команда из его лаборатории выяснили, что сочетание двух связанных последовательностей аминокислот образует нанокапсулы, похожие на пузыри. Обычно подобные пузыри собирают из липидов, но они менее стабильные и быстро разрушаются. Пузырьки из пептидов невероятно устойчивые и не уничтожаются внутри клеток в организме. Капсулы способны незаметно обойти внутренние системы проверки организма.

Профессор Томич и его коллеги решили выяснить, возможно ли использовать пептидные пузырьки как контейнеры для хранения радиоизотопов, используемых в биомедицинских исследованиях и лучевой терапии. Как отмечает профессор, проблема существующих методик терапии альфа-частицами в том, что они приводят к образованию нецелевых дочерних радиоактивных изотопов. Радиоактивные атомы разрушаются, при этом испускаются альфа-частицы с высокой энергией. Они очень мощные, но могут распространяться только на небольшое расстояние. При этом альфа-частицы разрушают ДНК и все жизненно важные клеточные компоненты на своем пути. Но кроме альфа-частиц, в процессе распада высвобождаются дочерние, «бродячие» изотопы. И они имеют достаточно энергии, чтобы выйти за пределы сдерживающих молекул, которые используются в настоящее время.

Побочные изотопы могут проникнуть в те участки организма, которые являются здоровыми, и нанести серьезный вред. К примеру, проникновение изотопов в костный мозг может привести к лейкемии и новым угрозам жизни пациента. По словам профессора Томича, необходимо добиться того, чтобы радиоактивные вещества удерживались в целевом участке, без образования «бродячих» изотопов. Именно эту функцию ученые решили возложить на капсулы из пептидов. В исследовании использовался изотоп Актиний 225. В процессе распада он образует 4 альфа-частицы и многочисленные дочерние ионы. Томич и Дадачова протестировали сохранение и биораспределение альфа-излучающих частиц в ловушке внутри пептидной капсулы в клетках.

Капсулы легко проникают в клетки, оказавшись внутри, они мигрируют ближе к ядру, где находится ДНК. Ученые обнаружили, что при распаде изотопа дочерние ионы сталкиваются со стенками капсулы и отскакивают обратно. То есть они остаются внутри ловушки и не попадают в нецелевые ткани. Профессор Томич объясняет, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы добавить молекулы — мишени к поверхности нанокапсул. Новый подход обеспечит более безопасный вариант лучевой терапии опухолей. Он позволит уменьшить количество радиоактивного изотопа, необходимого для уничтожения раковых клеток, а также снизит уровень побочных эффектов, вызванных нецелевым накоплением радиоизотопов. Кроме того, новые нанокапсулы легко производить и с ними легко работать.