Наночастицы оксида церия защищают кости при лучевой терапии рака

Инженеры-материаловеды из Университета Центральной Флориды Мелани Коатап и Судипта Сил разработали наночастицу оксида церия (нанозим), которая защищает костную ткань от повреждения радиацией. Нанозим также показал способность улучшать регенерацию кости, снижать потерю клеток крови и помогать уничтожать раковые клетки.

Исследование, проведенное в сотрудничестве с несколькими университетами США и Великобритании, опубликовано в журнале Bioactive Materials.

Проблема радиационного повреждения костей

• Около 50% всех онкологических пациентов получают лучевую терапию, и примерно 40% излечиваются с ее помощью.
• Однако повреждение костей — побочный эффект, затрагивающий около 75% пациентов.
• Кость поглощает на 30–40% больше радиации, чем другие ткани, из-за высокого содержания кальция, что делает ее хрупкой и склонной к переломам, которые часто не срастаются.

Принцип действия нанозима

В организме естественной защитой от радиации служат антиоксидантные ферменты, но их система легко подавляется излучением. Нанозим оксида церия, созданный Судиптой Силом, имитирует активность этих ферментов, но обладает более сильным защитным механизмом.

• Специально разработанная регенеративная кристаллическая решетка наночастицы разрушает вредные активные формы кислорода — побочный продукт лучевой терапии.

Результаты исследования

Эксперименты на моделях in vivo, проведенные Фэй Вэй и Мелани Коатап, показали:

• У крыс, получавших дозы радиации, сопоставимые с терапевтическими для человека, кости становились слабыми и поврежденными.
• Лечение нанозимом до и во время трех доз облучения предотвращало повреждение костей — их прочность оставалась аналогичной здоровой кости.
• Нанозим также помогал убивать раковые клетки (возможно, за счет повышения кислотности) и защищал от потери лейкоцитов и эритроцитов, что обычно ослабляет пациентов.
• Дополнительные эффекты: усиление выработки антиоксидантов здоровыми клетками, снижение воспаления и стимуляция костеобразования.

Перспективы и дальнейшие исследования

• Будущие работы будут направлены на определение оптимальной дозировки и способа введения нанозима, а также на изучение механизма уничтожения им раковых клеток.
• Особое внимание уделят исследованиям в контексте рака молочной железы, поскольку женщины более подвержены повреждению костей, чем мужчины.

Как отмечает Мелани Коатап, в настоящее время не существует терапии для защиты здоровых тканей от радиационного повреждения, что является проблемой не только для онкологических пациентов, но и для космонавтов. Новая разработка может помочь выжившим после рака вернуться к нормальной жизни без риска переломов.