Ученые СПбГУ создали неинвазивные сенсоры, позволяющие отслеживать эффективность химиотерапии

Результаты эффективности сенсоров.https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38203221/

Отслеживание эффективности химиотерапии и активности опухоли при онкологических заболеваниях — важный процесс, который позволяет своевременно менять терапию при необходимости и значительно улучшает лечение. Одним из ключевых показателей эффективности лечения является мультиакторный показатель рНi, который отличается у раковых и здоровых клеток.

Этот показатель характеризует кислотность среды внутри клеток организма. В различных органах, тканях и клеточных структурах он может существенно отличаться, но при этом поддерживается на строго определенном уровне, и даже небольшие его отклонения от нормы ведут к тяжелым последствиям. Более того, многие ферментативные реакции организма могут протекать только при определенных показателях рНi.

Для более эффективного измерения уровня рНi ученые Санкт-Петербургского университета разработали специальные люминесцентные сенсоры на основе комплексов иридия — одного из металлов платиновой группы, добываемого в месторождениях в том числе на территории России.

«Созданные сенсоры позволяют неинвазивным способом, то есть без прокола (нарушения целостности) тканей организма, определять внутриклеточный рНi в различных клеточных культурах, а также in vivo — в опухолях, привитых экспериментальным животным. Мы вводим сенсор в клетки или опухолевые ткани, облучаем биологический образец светом заданной длины волны и отслеживаем характеристики люминесценции сенсора с помощью люминесцентного микроскопа или макросканера», — рассказал автор исследования, профессор кафедры общей и неорганической химии СПбГУ Сергей Туник.

Изменение люминесцентных характеристик сенсора по заранее сделанной градуировке позволяет определить локальное значение рНi и распределение этого показателя в исследуемом образце, в том числе и во времени. Таким образом, появляется возможность в режиме реального времени отслеживать активность опухоли и эффективность проводимой терапии.

В своей работе ученые Университета также проверили эффективность терапии при воздействии на раковые клетки толстого кишечника терапевтической комбинацией FOLFOX (5‑фторурацил, оксалиплатин и лейковорин) — одного из известных сегодня методов химиотерапии. С помощью люминесцентого сенсора ученые обнаружили, что при таком воздействии опухолевые клетки закислялись, а затем и умирали.

Помимо этого, исследователи СПбГУ и ПИМУ оценили метаболический статус изучаемых клеток опухоли и выяснили, что коллаген внутри организма снижает эффективность лечения. Коллаген в больших количествах содержится в межклеточном матриксе — компоненте тканей организма, который отвечает за транспорт химических веществ в клетки. Проведенные учеными двух университетов эксперименты показали, что в присутствии межклеточного матрикса изменения рНi, наблюдаемые при химиотерапии, менее выражены, что свидетельствует об ослаблении терапевтического эффекта.

Как отметил профессор СПбГУ Сергей Туник, это указывает на необходимость разработки методов доставки лекарственных препаратов к клеткам в таких опухолях или необходимость модификации самих лекарственных препаратов.

Пока эти исследования выполнены на клеточной модели in vitro, но в ближайшем будущем планируется изучение этих эффектов на лабораторных животных.