Специалисты из Томского политехнического университета вместе с коллегами из российских исследовательских центров предложили улучшенный вариант «наноупаковки» для радиоактивного изотопа актиний-225, применяемого в противораковой терапии. Исследователи разработали нанокапсулы и новый метод «упаковки» в них изотопа. Они надёжнее аналогов удерживают актиний внутри, минимизируя риски высвобождения побочных продуктов распада, токсичных для живых клеток. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Изотоп актиний-225 при распаде испускает альфа-частицы и считается крайне перспективным радиофармпрепаратом для лечения различных видов онкологических заболеваний, в том числе на последней стадии. Это связано с тем, что радиус альфа-излучения меньше, чем в случае с бета-лучами, поэтому оно «бьёт» точнее в раковые клетки, не задевая здоровые. Но у актиния-225 есть серьёзный недостаток: при его распаде образуются токсичные дочерние изотопы: франций-221 и висмут-213. Они накапливаются в печени, почках и селезёнке. Именно это сдерживает широкое применение актиния в клинической практике.
«Внимание учёных и врачей приковано к актинию ещё и потому, что он считается универсальным изотопом, то есть его в теории можно использовать для лечения различных типов онкологических заболеваний. Но всё упирается в его токсичность. Здесь есть две задачи: быстро доставлять актиний к раковым клеткам, одновременно уберегая пациента от побочных продуктов альфа-распада. И сейчас в мире нет полностью отработанной технологии, позволяющей это сделать, — говорит один из авторов статьи, ведущий научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Александр Тимин. — Самым разумным считается подход, когда изотоп упаковывают в капсулу из биодеградируемого полимера, который с течением времени распадается в организме на безвредные элементы».
По словам исследователя, обычно для упаковки используется физический метод: изотоп просто смешивают с полимерными сферами. Так он остается на поверхности и частично проникает в поры.
«Такая конструкция не очень надежна. Мы же подключили химию. Сначала мы связали изотоп с молекулой альбумина. Затем эту пару мы поместили в полимерный раствор, в котором альбумин образовал прочную ковалентную связь с полимером, то есть буквально окружил сферой белок и изотоп вместе с ним. Использовали мы коммерчески доступный полимер на основе полипептидов и полисахаридов», — объясняет Александр Тимин.
Для экспериментальной части исследования актиний-225 наработали специалисты Физико-энергетического института имени А.И. Лейпунского (входит в структуру «Росатома»). Сами капсулы синтезировали учёные Томского политеха, они же проводили процесс «упаковки».
«Период полураспада актиния-225 — десять дней, а капсула остается стабильной как минимум две недели. Это подтвердили эксперименты», — поясняет учёный.
Эксперименты на лабораторных мышах проводились на базе Российского научного центра радиологии и хирургических технологий имени академика А.М. Гранова в Санкт-Петербурге. Исследователи работали с клетками, поражёнными меланомой.
«Исследование показало, что по сравнению с аналогичными системами, когда использовался физический метод связи, наши капсулы позволили повысить терапевтический эффект актиния до 40%. Данные «в пробирке» показали, что стабильность наших капсул выше на 70—80%. Данные на животных продемонстрировали накопление препарата в почках не более 5% от общего объёма, при этом в системах-аналогах с только физическим методом упаковки накопление составило от 30—35 до 50%. Это свидетельствует о том, что капсула удерживает побочные продукты достаточно надёжно для потенциального применения в клинических исследованиях. Однако сначала капсулы должны пройти стадию доклинических испытаний. Для их проведения мы сейчас ищем исследовательский центр», — добавляет Александр Тимин.