Умные наночастицы подсвечивают рак мозга и уничтожают то, что пропустила хирургия

Глиобластома считается самым агрессивным типом рака мозга. Одной из причин сложности лечения является распространение раковых клеток в близлежащие ткани мозга, что делает полное хирургическое удаление крайне затруднительным. Гематоэнцефалический барьер также ограничивает эффективность лекарств и лучевой терапии. В совокупности эти факторы объясняют, почему пятилетняя выживаемость составляет всего около 7%.

Исследователи из Технологического университета Сиднея (UTS), Гарварда и Хэнаньского университета разработали «двойную» наноферментную платформу, которая решает обе проблемы с помощью единой системы умных наночастиц. Результаты опубликованы в журнале Science Translational Medicine.

«Мы создали единый материал, который выполняет две задачи последовательно, — рассказал доктор Бинъян Ши, профессор наномедицины из Школы электротехники, механики и биомедицинской инженерии UTS. — Это точный ориентир для хирурга во время операции, а затем целенаправленная очищающая терапия после неё».

В основе системы — чрезвычайно тонкий двумерный лист, покрытый отдельными атомами, которые размещаются по одному с помощью метода, адаптированного из полупроводникового производства. Такая структура позволяет материалу переключаться между двумя ролями: помогать визуализировать рак во время операции и выполнять фотодинамическую терапию после неё. Обе функции активируются одним и тем же ближним инфракрасным светом.

«Во время операции он работает как высокочувствительный контрастный агент, — отметил профессор Ши. — Флуоресцентный краситель, встроенный в лист, светится под ближним инфракрасным излучением, невидимым невооружённым глазом, что позволяет хирургам видеть отдельные скопления опухолевых клеток размером до 44 микрометров — разрешение, превосходящее возможности современных клинических инструментов. Целевая молекула помогает материалу преодолевать гематоэнцефалический барьер и накапливаться именно в клетках глиомы».

После удаления видимой опухоли материал можно повторно ввести в операционную полость и активировать тем же светом для послеоперационной фотодинамической терапии. Атомы платины преобразуют перекись водорода опухоли в кислород, противодействуя низкокислородной среде, которая обычно защищает раковые клетки от лечения, а свет одновременно генерирует тепло и активные молекулы, уничтожающие микроскопические раковые клетки, недоступные хирургии.

Такой подход направлен на решение ключевой проблемы глиобластомы: микроскопические раковые клетки могут оставаться в мозге даже после удаления видимой опухоли, что приводит к рецидивам. В экспериментах на мышиных моделях наночастицы снижали частоту рецидивов: все пролеченные мыши оставались живы через 60 дней, тогда как мыши, перенёсшие только операцию, жили в среднем 42 дня. Последующие тесты не выявили неврологических или двигательных нарушений, связанных с лечением.

Несмотря на обнадёживающие результаты, исследователи подчёркивают, что технология пока испытана только на животных.

«Результаты очень обнадёживают, но это всё ещё ранние исследования на мышиных моделях, а не на людях, и это различие важно, — сказал профессор Ши. — Эффективность визуализации и терапии также необходимо будет подтвердить в масштабе человеческого мозга. Если технология продолжит показывать хорошие результаты, хирурги однажды смогут видеть больше опухоли во время операции и лечить больше того, что осталось после неё. Это значимый шаг к снижению рецидивов, которые остаются одной из самых больших проблем для пациентов с глиобластомой».

Источники:

Материалы предоставлены Технологическим университетом Сиднея.

Ping Shangguan, Yong Zhong, Haigang Wu, Yisheng Liu, Gaoyang Wang, Cai Qi, Jiang Ouyang, Senfeng Zhao, Xin Wang, Jinlong Yin, Xiaoyuan Ji, Feng Bai, Kelong Fan, Jiefei Wang, Wei Tao, Bingyang Shi. Spatiotemporal-switchable 2D NIR-II single-atom nanozyme for single-cell–level surgical navigation and glioblastoma phototherapy. Science Translational Medicine, 2026; 18 (861) DOI: 10.1126/scitranslmed.aeb8054