Новая технология уничтожения циркулирующих раковых клеток основана на принципе фотоакустической проточной цитометрии in vivo.

Создан лазер, уничтожающий раковые клетки в крови

Против раковых клеток, блуждающих по кровеносной системе, ученые из Университета Арканзаса разработали новое оружие: лазерный луч, который при направлении на кожу проникает в кровеносные сосуды и уничтожает на месте этих маленьких убийц, не давая им накапливаться в организме в виде метастазов.

Исследователи провели успешные испытания своей системы, точно определив и уничтожив раковые клетки у 27 из 28 добровольцев, принявших участие в клинических испытаниях.

Фотоакустический эффект впервые был описан Александром Грейамом Беллом в 1880 году при разработке фотофона – устройства для передачи на расстояние звуков с помощью света. Разработанное Жаровым устройство получило название «цитофон» (cytophone, от «цито» – «клетка»).

Исследователи делают акцент на то, что их система оказалась способна уничтожать высокий процент раковых клеток в реальном времени.

При дальнейшей разработке, отмечают специалисты Арканзасского университета, врачи смогут получить быстрый, безболезненный и неизвазивный способ поиска и уничтожения раковых клеток, прежде чем они начнут формировать новые опухоли в организме.

Эта технология обладает потенциалом значительного ингибирования процесса местастизирования.

Распространение раковых клеток, или метастазирование, является основной причиной смертности от рака. Оно происходит, когда раковые клетки отделяются от основного очага болезни и начинают перемещаться по организму внутри кровеносной, а также лимфатической систем, со временем оседая в других частях тела и формируя вторичные опухоли.

Если уничтожать эти циркулирующие раковые клетки еще в кровотоке, не давая им метастазировать в других тканях, это позволит спасти множество жизней. Даже просто возможность подсчитать количество этих клеток – задача, с которой не было способно эффективно справиться ни одно из разработанных ранее устройств, – позволит более точно диагностировать и лечить метастатический рак.

Ученые провели испытания разработанной ими системы на людях с меланомой (раком кожи). Лазер, направленный на вену, посылает в кровь энергию, создавая тепло. Раковые клетки поглощают гораздо больше тепловой энергии, чем обычные. Тепло заставляет эти клетки расширяться и разрушаться. Это тепловое расширение создает звуковые волны – фотоакустический эффект, который может быть зарегистрирован компактным ультразвуковым преобразователем, который помещается на кожу пациента рядом с местом воздействия лазерного луча. Это устройство считывает, когда опухолевые клетки проходят по кровотоку под лазером.

С помощью этого же лазера ученые смогли продемонстрировать процесс уничтожения циркулирующих раковых клеток в реальном времени. Тепло, создаваемое лазером, производит на поверхности опухолевой клетки пузырьки пара. При расширении эти пузырьки пара лопаются, оказывая воздействие на клетку, механически ее уничтожая. Представьте себе видеоигру, в которой вы уничтожаете лазером плохих парней. Процесс уничтожения раковых клеток здесь выглядит аналогичным образом.

Целью данного исследования, отмечают разработчики лазера, была проверка точности устройства в определении раковых клеток. Но даже при низкоэнергетическом диагностическом режиме устройство смогло уничтожить значительное количество опухолевых клеток в крови шести пациентов. По словам Жарова, у одного пациента устройство смогло уничтожить 96 процентов раковых клеток. Ученый и его коллеги отмечают, что эффективность установки сможет быть гораздо выше в рамках будущих исследований, когда они будут использовать устройство на более высокой мощности.

Это устройство – первый неинвазивный диагностический аппарат для определения циркулирующих в крови опухолевых клеток.

Устройство, способно обработать литр крови примерно за час. При этом без необходимости ее перекачки из организма. Чувствительность этой системы примерно в тысячу раз выше, чем у устройства CellSearch.

stm.sciencemag.org/content/11/496/eaat5857