​​Специалисты Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН изучили воздействие холодной плазменной струи на раковые клетки. В результате экспериментов на мышах и клетках человека ученым удалось оценить цитотоксический эффект нового способа терапии, а также выявить параметры обработки опухоли и подобрать экспериментальные условия облучения, позволяющие приблизиться к максимально эффективному и безопасному лечению.

Современные подходы к работе с онкологическими заболеваниями, такие как хирургическая резекция, химио-, радиационная, гормональная и таргетная терапии, не лишены недостатков, и их воздействие на организм больного, кроме противоопухолевых эффектов, также может оказывать негативное влияние. К примеру, частыми проблемами при использованиях химио- и радиотерапии является общая токсичность и поражение здоровых тканей. В последнее время внимание исследователей привлекает новый перспективный подход — применение холодной плазмы. 
 
«Холодная плазменная струя (ХПС) атмосферного давления представляет собой последовательность стримеров, распространяющихся в окружающей среде в потоке инертного газа. Плазма является холодной и позволяет создавать химически активные вещества без чрезмерного нагрева газа и воздействовать на мишени, в том числе на живые организмы, чувствительные к нагреву, при этом увеличение температуры в зоне контакта плазмы и биообъекта не превышает нескольких градусов. Особенностью плазменной струи является генерация в окружающей среде ионов, кислород- и азотсодержащих радикалов, активно воздействующих на клетки биологической ткани. Таким образом, с помощью ХПС можно контролировать и стимулировать биологические процессы в живых организмах. Установку для генерации ХПС создали ученые из Института физики полупроводников имени А. В. Ржанова СО РАН и Института теоретической и прикладной механики имени С. А. Христиановича СО РАН, мы же работали с клеточными культурами и проводили эксперименты при помощи полученного устройства», — рассказал старший лаборант лаборатории биотехнологий ИХБФМ СО РАН Михаил Михайлович Бирюков.
 
Для оценки воздействия устройства на раковые клетки ученые использовали прибор iCEL Ligence, позволяющий в режиме реального времени анализировать изменение количества живых клеток. Специалисты провели эксперименты на культурах опухолевых клеток мышей и пришли к выводу, что наиболее чувствительными к облучению ХПС являются клетки рабдомиосаркомы MX7. Потом ученые перешли к сравнению чувствительности онкотрансформированных и здоровых клеток легкого человека и определили условия облучения, при которых происходило уничтожение только раковых клеток, причем оптимальная продолжительность облучения составила одну минуту.

«Кроме того, мы также обнаружили бо́льшую эффективность ХПС при изменении распределения электрического поля в пространстве между соплом генератора плазменной струи и биологическим объектом. В этом случае биологические образцы помещались на заземленную подложку. Подобные эксперименты являются новаторской разработкой авторов исследования. Опыт провели на примере клеток эпителия и аденокарциномы молочной железы человека. Цитотоксический эффект от облучения с использованием подложки оказался значительно выше, при этом погибали в большей степени раковые клетки, чем нормальные. Световая микроскопия позволила увидеть существенные изменения в морфологии облученных клеток, по сравнению с необработанными», — добавил Михаил Бирюков.  
 
После того как ученые подобрали оптимальные параметры облучения, был проведен эксперимент на мышах с подкожно трансплантированными опухолевыми клетками, в котором следили за концентрацией белка HMGB1 в плазме крови облученных животных с опухолью и здоровых животных. Выход ядерного белка во внеклеточное пространство является одним из маркеров иммуногенной клеточной гибели. Через 24 часа после облучения концентрация HMGB1 в плазме крови больных мышей увеличилась в два раза, по сравнению со здоровыми, для которых эффекта увеличения количества белка не наблюдалось, что косвенно подтверждает гибель опухолевых клеток.

«Опытным путем мы установили оптимальные параметры работы генератора холодной плазменной струи, после чего провели эксперименты, показывающие не только высокую эффективность нового способа лечения опухолевых заболеваний, но и безопасность его применения для здоровых тканей организма человека», — отметил Михаил Бирюков. 
 
Доклад «Холодная плазменная струя как новый противоопухолевый подход» был представлен на секции «Биофизика» научной конференции форума OpenBio.
 
Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 19-19-00255. Инициатор работ — ведущий научный сотрудник лаборатории вычислительной аэродинамики ИТПМ СО РАН доктор физико-математических наук Ирина Вячеславовна Швейгерт.
 
«Наука в Сибири»
 
Фото предоставлено Михаилом Бирюковым.

Источники

Сибирские ученые разработали новый подход к лечению опухолей
Наука в Сибири (sbras.info), 28/10/2020
Сибирские ученые нашли новый способ лечения рака
Тайга.инфо (tayga.info), 28/10/2020
Сибирские ученые нашли новый безопасный способ лечения рака
Толк42.рф, 28/10/2020
Новосибирские ученые нашли безопасный способ лечения рака
Ndn.info, 28/10/2020
Новосибирские ученые предлагают лечить рак с помощью плазмы
Seldon.News (news.myseldon.com), 28/10/2020
Новосибирские ученые предлагают лечить рак с помощью плазмы
Новости Новосибирска (novosibirsk-news.net), 28/10/2020
Сибирские ученые разработали новый подход к лечению опухолей
Научная Россия (scientificrussia.ru), 28/10/2020
Новосибирские ученые предлагают лечить рак с помощью плазмы
Официальный сайт г. Новосибирск (nsknews.info), 28/10/2020
Новосибирские ученые нашли новый способ лечения рака
Atas.info, 28/10/2020
Сибирские ученые нашли способ лечения рака плазмой
Sibnet.ru, 29/10/2020
Новосибирские ученые предлагают лечить рак новым способом
ГТРК Новосибирск, 29/10/2020
Лечить рак с помощью плазмы
Академгородок (academcity.org), 29/10/2020
Сибирские ученые нашли новый способ лечения онкологии
Среда24 (sreda24.ru), 29/10/2020
Новосибирские ученые предлагают лечить рак новым способом
RU24.pro, 29/10/2020
Новосибирские ученые предлагают лечить рак новым способом
Большой Новосибирск (polit-center.org), 29/10/2020
Сибирские ученые нашли новый способ лечения рака
Город финансов (gorodfinansov.ru), 29/10/2020
Сибирские ученые разработали новый подход к лечению опухолей
Поиск (poisknews.ru), 29/10/2020
Новосибирские ученые предложили лечить рак плазмой
Российская газета, 29/10/2020
Метод лечения раковых опухолей холодной плазмой разработали в Новосибирске
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 29/10/2020

Похожие новости

  • 29/01/2020

    Новосибирские ученые исследуют действие холодной плазмы на раковые клетки

    Совместный проект Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, Института теоретической и прикладной механики СО РАН направлен на развитие оригинального метода противораковой терапии с использованием холодной плазменной струи.
    1082
  • 14/04/2020

    Сибирь удивляет: самоочищающиеся ткани и комплексная термо- и рентгенографическая функциональная диагностика

    ​​​Председателю правительства Российской Федерации был направлен пакет технологий и разработок сибирских ученых, которые можно применить в борьбе с коронавирусной инфекцией и ее последствиями.      Ранее, на совещании президента России Владимира Владимировича Путина с членами правительства РФ, вице-премьер Татьяна Алексеевна Голикова отметила: «Проверяем еще 22 новых лекарственных препарата, которые представлены Сибирским отделением Российской академии наук, и тоже достоверные результаты получим 10 апреля 2020 года».
    775
  • 26/05/2020

    Наука будущего: беспилотник на солнечных батареях, обрывы проволоки и молекулярные ножницы

    Как совмещать открытия в медицине и в космической сфере, чем бактериальная целлюлоза поможет экологии планеты и можно ли излечить от болезни, отредактировав ДНК, — в материале портала "Будущее России.
    882
  • 21/05/2019

    По итогам сочинского форума «Наука будущего — наука молодых»

    ​В Сочи завершились III Международная конференция «Наука будущего» и IV Всероссийский форум «Наука будущего — наука молодых». Мы попросили сибирских ученых, в них участвующих, рассказать, какие проекты они представляли на мероприятиях форума и с какими целями приехали сюда.
    1110
  • 31/05/2016

    Новосибирские ученые исследуют кровеносную систему

    ​Кровеносная система лежит в основе функционирования головного мозга, и в области её работы ещё много «белых» пятен. Сибирские учёные в сотрудничестве с медиками решили устранить некоторые из них.  Исследование имеет и прикладной выход: уже создана уникальная система мониторинга нейрохирургических операций, метод повышения качества магнитно-резонансной томографии, а также инструментарий для персонализированного моделирования протекания некоторых болезней.
    4104
  • 21/01/2019

    «Сотканные» в НМИЦ им. академика Е.Н. Мешалкина тканеинженерные протезы меняют идеологию операций

    В школьные годы я зачитывалась книгой кардиохирурга Николая Амосова “Мысли и сердце”. Воображение легко рисовало бригаду врачей над неподвижным телом пациента со вскрытой грудной клеткой. Но в ближайшем будущем операции по имплантации, например, аортального клапана, пораженного стенозом, будут выглядеть совсем по-другому.
    1725
  • 29/12/2017

    Топ-20 наиболее интересных разработок сибирских ученых в 2017 году

    На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-20  сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2017 года, размещенных на нашем портале.
    2547
  • 28/06/2019

    Менеджеры атомного уровня: что сдерживает внедрение разработок новосибирского Академгородка

    ​Принято считать, что по уровню развития электронной промышленности Россия отстала от мировых лидеров. Тем не менее по ряду направлений мы вполне конкурентоспособны. Что мешает превратить уникальные разработки в серийное производство, выяснял корреспондент "РГ".
    681
  • 15/08/2019

    Итоги конкурса на получение стипендии Президента Российской Федерации в 2019-2021 годах для молодых ученых и аспирантов

    Итоги конкурса на получение стипендии Президента Российской Федерации в 2019-2021 годах для молодых ученых и аспирантов, осуществляющих перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики.
    1787
  • 14/05/2019

    От электрона к фотону: ИФП СО РАН — 55

    ​​Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова появился в результате объединения Института физики твердого тела и полупроводниковой электроники и Института радиофизики и электроники. С тех пор ИФП СО РАН остается признанным за рубежом и в России лидером в области создания и производства новых высокотехнологичных материалов, интегратором крупных научно-производственных проектов и коммуникационной площадкой для ученых, преподавателей, представителей индустриального и бизнес-сообщества.
    1350