Ученые Сеченовского Университета разработали инновационный подход к лечению глиобластомы — одной из самых агрессивных и трудноизлечимых форм рака мозга. В новом исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Journal of Neuro-Oncology, команда специалистов предложила сочетать стандартную химиотерапию темозоломидом с беспроводной оптоэлектронной стимуляцией на основе ультратонких органических полупроводниковых устройств. Метод в лабораторных условиях усилил гибель опухолевых клеток на 460% по сравнению с химиотерапией в одиночку. Исследование поддержано грантом РНФ № 24-15-00496.

Глиобластома — наиболее злокачественная опухоль центральной нервной системы. Несмотря на комплексное лечение, средняя продолжительность жизни пациентов составляет 15–18 месяцев, а пятилетняя выживаемость не превышает 6%. Одной из ключевых проблем терапии является быстрое развитие устойчивости к темозоломиду, основному препарату для лечения этой опухоли. Более чем у половины пациентов опухоль перестает на него реагировать уже в ходе лечения, что делает поиск новых стратегий особенно актуальным.

В основе разработки — многослойные органические полупроводниковые устройства (MOS), толщиной всего 200 нм. Они состоят из нанослоев органических пигментов — фталоцианина и птерилимидида — и работают как беспроводные стимуляторы: при облучении красным светом (625 нм) в физиологическом растворе устройства генерируют локальные электрические импульсы, не требуя подключения к источнику питания. Такая стимуляция безопасна, не вызывает нагрева и не повреждает ткани.

Эксперименты проводились на клеточной линии U87, моделирующей глиобластому. Клетки культивировались на MOS-устройствах и подвергались воздействию темозоломида в сочетании с оптоэлектронной стимуляцией. Уже через сутки пролиферация опухолевых клеток снизилась на 80%, к третьему дню эффект все еще сохранялся. Общее усиление терапевтического действия по сравнению с химиотерапией без стимуляции составило 460%. 

Ученые предполагают, что механизм действия связан с активацией ионных каналов Na+/K+ в мембране клеток. Электрическая стимуляция, по их мнению, повышает проницаемость мембраны, усиливает стресс в клетке и способствует более эффективному проникновению препарата в ядро, где он повреждает ДНК и запускает клеточную гибель. При этом исследование включало тестирование на нормальных клетках — обонятельного эпителия. Их выживаемость после лечения составила 44% от контроля, что показывает: хотя терапия воздействует и на здоровые клетки, её действие на опухолевые значительно сильнее.

«Красный свет длиной волны 625 нм был выбран неслучайно — он обладает хорошей проникающей способностью в биологические ткани. Мы сознательно отказались от вариантов с имплантируемыми источниками света, чтобы сохранить минимально инвазивный характер технологии. В перспективе мы рассматриваем дополнительные подходы к увеличению глубины воздействия», — отметила младший научный сотрудник Института бионических технологий и инжиниринга Елена Юсуповская, соавтор исследования.

В дальнейшем ученые планируют оптимизировать параметры световой стимуляции, изучить эффект на первичных клеточных культурах и перейти к исследованиям на животных. Разработка открывает перспективы создания малоинвазивных, масштабируемых и клинически применимых технологий, способных кардинально улучшить подход к лечению глиобластомы.