Неинвазивные сенсоры помогут отслеживать эффективность химиотерапии | Новости науки
Ученые Санкт‑Петербургского государственного университета и Приволжского исследовательского медицинского университета (ПИМУ) разработали неинвазивные люминесцентные сенсоры, которые позволяют отслеживать эффективность химиотерапии колоректального рака.
Отслеживание эффективности химиотерапии и активности опухоли при онкологических заболеваниях помогает своевременно менять терапию при необходимости и значительно улучшает лечение. Одним из ключевых показателей эффективности лечения медики называют мультиакторный показатель рНi, который отличается у раковых и здоровых клеток. Этот показатель характеризует кислотность среды внутри клеток организма. В различных органах, тканях и клеточных структурах он может существенно отличаться, но при этом поддерживается на строго определенном уровне, и даже небольшие его отклонения от нормы ведут к тяжелым последствиям. Многие ферментативные реакции организма могут протекать только при определенных показателях рНi.
Для более эффективного измерения уровня рНi ученые Санкт-Петербургского университета разработали специальные люминесцентные сенсоры на основе комплексов иридия — одного из металлов платиновой группы.
«Созданные сенсоры позволяют неинвазивным способом, то есть без прокола (нарушения целостности) тканей организма, определять внутриклеточный рНi в различных клеточных культурах, а также in vivo — в опухолях, привитых экспериментальным животным. Мы вводим сенсор в клетки или опухолевые ткани, облучаем биологический образец светом заданной длины волны и отслеживаем характеристики люминесценции сенсора с помощью люминесцентного микроскопа или макросканера», — объяснил автор исследования, профессор кафедры общей и неорганической химии СПбГУ Сергей Туник.
По словам ученых, изменение люминесцентных характеристик сенсора по заранее сделанной градуировке позволяет определить локальное значение рНi и распределение этого показателя в исследуемом образце, в том числе и во времени. Благодаря этому, появляется возможность в режиме реального времени отслеживать активность опухоли и эффективность проводимой терапии.
Исследователи также проверили эффективность терапии при воздействии на раковые клетки толстого кишечника терапевтической комбинацией FOLFOX (5‑фторурацил, оксалиплатин и лейковорин) — одного из известных сегодня методов химиотерапии. С помощью люминесцентого сенсора они смогли обнаружить, что при таком воздействии опухолевые клетки закислялись, а затем и умирали.
Ученые СПбГУ и ПИМУ оценили метаболический статус изучаемых клеток опухоли и выяснили, что коллаген внутри организма снижает эффективность лечения. Коллаген в больших количествах содержится в межклеточном матриксе — компоненте тканей организма, который отвечает за транспорт химических веществ в клетки. Эксперименты показали, что в присутствии межклеточного матрикса изменения рНi, наблюдаемые при химиотерапии, менее выражены, что свидетельствует об ослаблении терапевтического эффекта.
Работы выполнены на базе ресурсного центра «Лазерные методы исследования вещества» Научного парка СПбГУ на клеточной модели in vitro, но в ближайшем будущем планируется изучение этих эффектов на лабораторных животных.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в International Journal of Molecular Sciences.