Рак — найти и уничтожить. Эти нано-киллеры сами "вынюхивают" опухоль и атакуют её изнутри

Еще несколько лет назад идея "инъекционных" нанороботов, способных целенаправленно искать и уничтожать опухоли, звучала скорее как научная фантастика. В 2021 году журнал Science прямо задал вопрос, станет ли такая технология когда-нибудь реальностью. Теперь группа исследователей под руководством профессора Гуана из Уханьского технологического университета представила работу, которая дает на него вполне конкретный ответ.

Ученые разработали нанороботов для точечной противоопухолевой терапии и продемонстрировали их работу в живом организме. Исследование показывает, что управляемое движение наночастиц внутри тела возможно не только в теории, но и на практике.

В основе разработки лежит идея, заимствованная из мира техники. Как у автомобиля есть двигатель и рулевое управление, так и у этих нанороботов две разные системы отвечают за движение и ориентацию. В качестве платформы исследователи использовали золотые наночастицы с асимметричной, так называемой янусовой, структурой. На разные стороны такой частицы они закрепили два фермента с разными функциями.

Фермент уреаза отвечает за движение. Он использует мочевину, которая в естественных концентрациях присутствует в крови и тканях опухоли, превращая химическую энергию в направленное перемещение наноробота. Второй фермент, каталаза, играет роль навигационной системы. Он реагирует на градиенты перекиси водорода, которые характерны для опухолевой микросреды, и помогает частице ориентироваться в нужном направлении.

Благодаря такому разделению задач движение и «наведение» работают независимо друг от друга. В результате нанороботы проявляют исключительно высокую чувствительность к химическим сигналам, характерным для опухоли, и буквально чувствуют, куда им нужно двигаться.

Эксперименты на мышах с опухолями показали, что после внутривенного введения нанороботы эффективно накапливаются в опухолевой ткани, проникают глубоко внутрь и активно поглощаются раковыми клетками. По сравнению с обычными наночастицами, которые распространяются пассивно, эффективность доставки в опухоль выросла более чем в два раза, глубина проникновения — более чем в десять раз, а уровень проникновения в клетки — почти в две тысячи раз.

Когда нанороботы загрузили противоопухолевыми препаратами, эффект оказался еще более наглядным. Подавление роста опухоли усилилось примерно в 49 раз по сравнению с теми же лекарствами, доставляемыми без активного движения и навигации.

Авторы подчеркивают, что предложенный подход не ограничивается только онкологией. Комбинируя разные химические реакции и ферменты, такую систему можно адаптировать для других задач — например, для лечения воспалений, инфекций и заболеваний, где в тканях формируются устойчивые химические градиенты.

Чтобы приблизить технологию к клиническому применению, команда уже создала отдельную компанию, которая будет заниматься развитием инъекционных нанороботов для медицины. Исследователи считают, что при дальнейшей оптимизации и тщательных испытаниях такие системы могут в обозримом будущем перейти из лабораторий в реальную врачебную практику и стать новым инструментом борьбы с тяжелыми недугами.