Для того чтобы убить вампира, если верить легендам, нужна серебряная пуля. Чтобы справиться с раковыми клетками, похоже, понадобится пуля золотая. Созданием такого оружия против самой страшной болезни человечества занимается сейчас группа ученых из университета Вашингтона в Сент-Луисе. Под действием лазера наночастицы золота нагревались и уничтожали раковые клетки, не повреждая здоровые. Результаты успешных экспериментов по фототермическому лечению раковых опухолей у мышей описаны в журнале Small.

«Мы заметили значительные изменения в метаболизме опухолей и их гистологии, -- говорит Майкл Уэлш, профессор радиологии и биологии университета Вашингтона. -- Очень хороший результат, если принять во внимание, что это был исследовательский эксперимент, что доза лазера была далека от максимальной и что на опухоли луч направлялся скорее пассивно, чем активно».

Сами по себе золотые наноклетки безвредны. Соли и коллоиды золота используются для лечения артрита более 100 лет. Основой фототермической терапии является способность клеток поглощать свет и превращать его в тепло.

Суспензии золотых наноклеток размером примерно с вирус не всегда желтые. Они могут иметь любой из семи цветов радуги. Окрашиваются они в тот или иной цвет благодаря поверхностному плазмонному резонансу. Часть электронов в золоте не прикреплена к отдельным атомам, а находится в виде свободно парящего электронного газа. Падающий на них свет может заставить их колебаться как единое целое. Это коллективное колебание, поверхностный плазмон, выбирает из падающего света какую-то одну длину волны.

Кстати, в Средние века ремесленники придавали стеклу огненно-красный рубиновый цвет, добавляя в расплавленное стекло хлорид золота.

Варьируя толщину наноклеток, можно настроить резонанс и цвет в широком спектре длин волн. Американские ученые настраивали золотые наноклетки на 800 нанометров. Эта длина волны попадает в окно прозрачности тканей организма человека, которая находится между 750 и 900 нанометрами и близка к инфракрасному диапазону светового спектра.

Свет может проникать на десять и более сантиметров в глубь тела. Превращение его в тепло происходит по такому же принципу, что и окрашивание наноклеток. Резонанс состоит из двух процессов: при резонансной частоте свет одновременно и отражается от наноклеток, и поглощается ими. Контролируя размер клеток, ученые запроектировали их на максимальное поглощение света.

Если поместить в тело человека «голые» наночастицы, то к ним цепляются протеины. Иммунная система, стараясь избавиться от чужеродных веществ в организме, выхватывает их из крови и переносит в печень или селезенку. Чтобы этого не произошло, золотые наноклетки покрыли тонким слоем полиэтиленгликоля (ПЭГ), нетоксичного химического вещества, которое применяется как в промышленности, так и в медицине. ПЭГ маскирует наночастицы. Иммунная система их не видит, и замаскированные наночастицы могут достичь злокачественных клеток.

У растущей опухоли имеется собственная система кровообращения, которая не дает ей погибнуть от недостатка кислорода и питательных веществ. Но сосуды в опухолях отличаются от нормальных сосудов так же сильно, как злокачественные клетки -- от нормальных. У этих сосудов другой диаметр и тонкие стенки.

Клетки, выстилающие кровяные сосуды злокачественной опухоли, расположены редко. Наноклетки довольно легко проникают в опухоли через «дырки» между ними.

Лабораторных мышей с опухолями на обоих боках разделили на две группы. Мышам из одной группы ввели золотые наноклетки, покрытые ПЭГ, а из другой -- буферный раствор. Через несколько дней правые опухоли грызунов начали облучать по десять минут диодным лазером.

В процессе облучения инфракрасная камера делала термические снимки мышей. Если у других животных клетки автоматически регулируют температуру тела, то клетки мышей нормально функционируют при температуре тела от 36,5 до 37,5?С. При температуре выше 42?С клетки начинают умирать, потому что протеины, которые поддерживают их деятельность, распадаются.

У мышей с наноклетками температура поверхности кожи быстро увеличивалась с 32? до 54?С. Для того чтобы узнать, как воздействует это нагревание на опухоли, мышам вводили радиоактивные маркеры, прикрепленные к молекулам, похожим на глюкозу (главный источник энергии в организмах живых существ). Позитронная эмиссионная и компьютерные томографии проверяли концентрацию похожего на глюкозу вещества в тканях. Чем больше было глюкозы, тем выше была метаболическая активность.

Опухоли у мышей с золотыми наноклетками, как показали результаты томографии, значительно уменьшились в размерах по сравнению с теми, куда ввели буферные растворы. Дальнейшие анализы показали наличие значительных гистологических следов повреждения клеток.

Фототермическая терапия является, конечно, перспективным видом лечения, но пока находится на начальном этапе развития. Проблем хватает. Например, одной из проблем является то, что лишь 6% введенных мышам золотых наноклеток попало в пораженный опухолями участок тела. Профессор Уэлш считает, что этот показатель необходимо довести хотя бы до 40%, чтобы можно было уменьшить дозу вводимых наноклеток. Он планирует прикреплять к ним лиганды, которые будут искать злокачественные клетки и цепляться за рецепторы на их поверхности.

Ученые также хотят наполнить пустые частицы лекарством против рака, чтобы атаковать опухоль одновременно на двух фронтах.