Абдуль Латиф Джамиль Лаборатория по изучению бедности (J‑PAL) Институт Пиковера по изучению обучения и памяти Школа гуманитарных, художественных и социальных наук Шварцмановский колледж вычислительной техники Массачусетского технологического института

Инъекционные наноустройства могут обеспечить эффективное лечение лекарственно-устойчивой глиобластомы

Глиобластома — один из самых агрессивных и устойчивых к лечению видов рака мозга, при котором медиана выживаемости составляет всего 12–15 месяцев даже при лучшем доступном лечении. Исследователи из MIT Media Lab разработали инъекционные наноантенны диаметром примерно в одну сотую часть ширины человеческого волоса, которые можно активировать с помощью магнитного поля для создания локализованных терапевтических электрических полей, направленных на уничтожение раковых клеток мозга без повреждения здоровой ткани.

«В лабораторных и животных исследованиях этот подход значительно уменьшал рост опухоли и продлевал выживаемость без выявляемых побочных эффектов, что подчеркивает его потенциал как точной и безопасной терапии рака мозга», — говорит Деблина Саркар, доцент и обладатель кафедры AT&T по карьерному развитию в MIT Media Lab и руководитель группы Nano‑Cybernetic Biotrek.

Исследователи назвали свою технологию HITMAN — от highly‑localized electric‑field‑induced tumor therapy using magnetically actuated nanoantennas (высоколокализованная терапия опухолей, индуцированная электрическим полем, с использованием магнитно активируемых наноантенн).

Статья с открытым доступом, описывающая эту технологию, опубликована сегодня в Science Advances.

Чтобы протестировать HITMAN на наиболее клинически реалистичной версии этого заболевания, команда работала с опухолевой тканью, полученной от пациентов с агрессивной и устойчивой к химиотерапии глиобластомой в клинике Mayo. Используя клетки, выделенные из этой ткани в лаборатории, исследователи показали, что HITMAN уничтожил 52,2 процента этих устойчивых к лекарствам раковых клеток — более чем в пять раз больше, чем стандартный химиотерапевтический препарат темозоломид (TMZ) — при этом не повреждая здоровые нейроны и поддерживающие мозг астроциты.

Затем команда внедрила эти полученные от пациентов опухолевые клетки в мозг мышей, чтобы воссоздать заболевание в живой системе. В этих ортотопных животных моделях — которые широко считаются золотым стандартом доклинических исследований опухолей мозга — HITMAN существенно тормозил рост опухоли и увеличивал медиану выживаемости более чем на 50 процентов без обнаруживаемой токсичности для основных органов или окружающей здоровой ткани.

Инъекционные наноантенны можно активировать беспроводным способом извне тела с помощью низкочастотного (не выше 200 кГц, чтобы предотвратить нагрев и повреждение тканей) магнитного поля, которое проникает через череп и мозговую ткань. Магнитное поле приводит в действие элементы внутри наноантенн, выполненные из магнетострикционного материала, вызывая механическое напряжение и деформацию пьезоэлектрической пленки, что приводит к возникновению локальных электрических полей.

Показано, что такие локализованные электрические поля избирательно атакуют глиобластому на клеточном уровне, нарушая собственные биоэлектрические токи и поля клеток, которые регулируют их функции. Такое нарушение вызывало ряд антитуморных механизмов, включая сворачивание белков, повреждение мембран и стресс эндоплазматического ретикулума, что сокращало синтез функциональных клеточных белков. Эти формы дисфункции клетки приводили к гибели клеток. По словам исследователей, раковые клетки были избирательно уязвимы по сравнению со здоровыми благодаря высокой скорости пролиферации, что повышает потребность в сворачивании белков, а также из-за характерных аномалий в составе мембран и внутриклеточных органелл.

Среди многочисленных контрольных экспериментов исследователи также подвергали глиобластомные клетки воздействию наноантенн без применения магнитного поля, а также воздействию только магнитного поля без наноантенн, что подтвердило, что наблюдаемые эффекты действительно обусловлены наноантеннами и их магнитной активацией. Они также проверяли наличие побочных эффектов, повреждающих основные органы животных — почки, печень, селезёнку, лёгкие и сердце — и не обнаружили таковых.

Исследование также продемонстрировало значительное уменьшение числа колоний раковых клеток после применения наноантенн: с 112–150 в контрольных группах до всего 26 в экспериментальной группе, что указывает на существенный потенциал снижения рецидивов и метастазирования опухоли.

При переводе в клиническую практику наноантенны размером примерно 150 нанометров могли бы вводиться через череп. Саркар отмечает, однако, что технология, ранее разработанная в её лаборатории, может сделать их введение ещё проще.

В 2025 году Саркар и её коллеги создали «circulatronics» — технологию, которая позволила бы устройствам вроде наноантенн HITMAN вводиться через инъекцию в руку пациента и перемещаться к целевой области мозга. В той предыдущей работе электронные устройства интегрировали с живыми клетками, чтобы они не подвергались атакам иммунной системы и могли легко пересекать гематоэнцефалический барьер, что было продемонстрировано в доклинических исследованиях.

Диагноз глиобластомы сопровождается серьёзными трудностями в лечении. Поскольку этот тип рака чрезвычайно инфильтративен, полное удаление опухоли трудно осуществимо и может повлиять на когнитивные функции. Кроме того, опухоли часто устойчивы к радиотерапии и химиотерапии, а иммунотерапия затруднена иммуноподавляющей опухолевой средой.

«Постоянные неудачи этих терапий подчёркивают настоятельную необходимость новых подходов, направленных на лечение резистентных к терапии клеток глиобластомы», — пишут исследователи. «HITMAN предлагает маловоздействующую, пространственно точную и клинически трансформируемую терапию для глиобластомы».

Саркар является соавтором статьи вместе с другими участниками её лаборатории, включая Моночуру Саху, бывшего постдока MIT; Ишака Хана, бывшего старшего постдока MIT; Баджу Джоя, Шун Ин Чена, Хао‑Тунг Янга, Прита Пателя и Пэнруя Чжана, всех аспирантов MIT; и Фахима Азими, студента MIT‑бакалавра.

Школа архитектуры и градостроительства Исследователи MIT находят новые иммунотерапевтические мишени для глиобластомы Новые терапевтические имплантаты для мозга могут исключить необходимость операции Метод визуализации выявляет новые клетки и структуры в тканях человеческого мозга Дать ИИ «кристально чистое» представление о материальном мире Поддержание сообщества среди инноваций Кендалл‑сквер Сьюзи Нельсон преобразила студенческую жизнь в MIT Руководители студентов MIT: интервью с президентом Ассоциации студенческой активности Ханой Соуза Отчёт о состоянии устойчивости цепочек поставок показывает рекордное корпоративное обязательство, но отстающее управление Модель ИИ декодирует язык, с помощью которого клетки общаются

Массачусетский технологический институт 77 Массачусетс-авеню, Кембридж, Массачусетс, США