Об авторе: Максим Острась, руководитель компании QLU, разработчика сверхчувствительных магнитных сенсоров для медицинских применений.
Тераностика — это подход, при котором обследование пациента и его лечение проводятся в рамках одной и той же процедуры с использованием тех же приборов. Термин произошел от двух слов: «терапия» и «диагностика». И хотя методы тераностики могут быть полезны в самых разных областях медицины, сегодня они активно развиваются именно в онкологии.
Одна из самых серьезных проблем в лечении рака связана с последствиями химиотерапии: препараты, которые нарушают жизненный цикл раковых клеток, губительно влияют и на здоровые органы. Чтобы локализовать действие химических веществ, разрабатываются системы адресной доставки — неотъемлемой части тераностики.
Контейнеры и сенсоры
Тераностика предполагает, что с помощью высокочувствительных датчиков можно определить нахождение раковых клеток и сразу же их уничтожить. Здесь встают две задачи: поиска таких клеток и доставки к ним лекарства.
Для решения второй задачи российские ученые под руководством профессора Сколтеха Глеба Сухорукова разработали микрокапсулы — крохотные контейнеры, которые можно заполнить препаратом и ввести его в организм. Благодаря специальному биологическому покрытию эти капсулы скапливаются в зонах онкологии — но пока контейнер закрыт, лекарство будет оставаться внутри него.
Чтобы справиться со второй частью, диагностикой раковых клеток, мы разработали высокочувствительный квантовый сенсор, способный фиксировать очень малые объекты с магнитными свойствами. Если в капсулы с лекарством добавить магнитные наночастицы, их можно будет «засечь» с помощью сенсора. Когда капсулы прикрепятся к раковым клеткам, врач увидит расположение очагов опухоли. После этого контейнеры можно открыть с помощью воздействия (магнитного поля или сфокусированного ультразвука) — и лекарство начнет действовать в пораженной зоне, не оказывая губительного влияния на здоровые клетки.
Испытания на мышах
Хотя все эти разработки уже ведутся, до использования тераностики в реальной медицинской практике должно пройти еще не менее 5-7 лет. Многое уже сделано: у нас есть высокочувствительные сенсоры и материалы, которые маркируют опухоли. А недавно мы завершили первую итерацию экспериментов на мышах, которым ввели магнитные наночастицы и смогли отследить их распределение по телу. Но предстоит еще огромная работа: во-первых, нужно научиться производить высокочувствительные сенсоры в больших объемах, во-вторых — «научить» маркеры распознавать конкретные патологии. И все эти технологии должны пройти серьезные клинические испытания.
Но есть и другой способ применения этого метода, который можно реализовать немного раньше — работа с животными и клеточными популяциями в научных лабораториях. Для этого нужны точные и недорогие инструменты, которые позволят исследователям тестировать свои разработки. И метод тераностики на основе квантовых сенсоров и маркеров патологий может оказаться здесь очень эффективным. Для лабораторной работы не требуется столь серьезных и длительных испытаний, как для применения на людях — поэтому через пару лет мы вполне можем увидеть использование тераностики в научных центрах.
В перспективе отслеживать расположение раковых клеток и других патологий можно не только с помощью магнитных полей. В мире существует несколько разновидностей квантовых сенсоров, которые работают по разным принципам. Например, при оптическом подходе ученые фиксируют не отклик магнитных частиц, а флюоресцирующие квантовые точки. Но для этого нужны преимущественно лазерные системы, излучение от которых плохо проходит через ткани организма — поэтому на живых объектах этот метод еще не тестировался. Однако с точки зрения диагностики in vitro («в пробирке») он вполне применим.
Персонализированная медицина
Поскольку тераностика — относительно новая область в медицине, ее развитие тормозится регуляторными ограничениями. Вместе с тем в мире появляется все больше биомедтех-проектов, которые вкладываются в эту область. Например, свою систему для визуализации магнитных частиц в теле живых организмов разработала международная компания Bruker, разработки в области тераностики ведет польский биомед-проект NanoVelos, американские Cerebral Therapeutics и SpectrumRx. В России основные центры развития тераностики — Институт ядерной медицины, Российский научный центр радиологии и хирургических технологий имени Гранова и Нижегородский государственный университет имени Лобачевского, где работает кафедра оптической тераностики. Медицина притягивает к себе все больше инвесторских денег, что стимулирует рост инновационных стартапов, работающих над задачами здоровья и долголетия.
В будущем методы тераностики могут выйти за рамки онкологии и широко применяться в персонализированной медицине. Точечная диагностика и адресная доставка позволяют выявлять нарушения в работе организма каждого конкретного человека — и затем подбирать для него индивидуальную терапию. Станет возможным лечение отдельных органов направленно и эффективно, без последствий для других участков. Звучит, как сценарий фантастического фильма — но нынешние технологии позволяют рассчитывать, что когда-нибудь мы увидим это в реальности.