Ультразвук активирует наночастицы в иммунных клетках для борьбы с опухолями

Исследователи из Бостонского колледжа разработали метод дистанционной активации иммунных клеток с помощью ультразвука и пьезоэлектрических наночастиц. Технология позволяет запускать целенаправленный воспалительный ответ организма для борьбы с инфекциями и опухолями, избегая токсичных побочных эффектов системных лекарств.

Учёные использовали наночастицы титаната бария, которые генерируют электрический заряд под механическим воздействием, например, ультразвука. Эти частицы помещали внутрь макрофагов — клеток, играющих ключевую роль в иммунном ответе. Под воздействием ультразвука наночастицы активировали макрофаги в форму, способную атаковать опухоли.

«Мы хотели выяснить, можем ли мы использовать физику в форме пьезоэлектричества и ультразвука, чтобы контролировать биологию — направляя дифференциацию иммунных клеток — для управления воспалением», — сказал соавтор исследования, профессор физики Майкл Дж. Нортон.

В ходе работы было сделано неожиданное открытие: слишком высокая мощность ультразвука убивала клетки с наночастицами. Это натолкнуло команду на мысль о применении метода для терапии рака. Сейчас исследователи совместно с коллегами из Йельской школы медицины работают над добавлением радиоактивной метки к наночастицам, чтобы отслеживать их внутри раковых клеток с помощью ПЭТ-визуализации. Это может стать основой для комбинированной терапии, совмещающей диагностику и лечение.

«С учётом полученных данных мы предполагаем, что биофизическая регуляция иммунных клеток включает формирование внутри клеток маленьких капель, которые изолируют определённые гены и поддерживают ключевую клеточную активность, в конечном итоге контролируя гены, важные для жизни. Если это так, это может представлять собой новый, универсальный биофизический код биологии», — пояснил соавтор работы, профессор биологии Тимоти Коннолли.

Для дальнейшего изучения этого механизма команда планирует провести генетическое секвенирование отдельных клеток. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.