Наномедицина: как действуют лекарства от радиации

Опасность радиации — в высокой проникающей способности очень маленьких частиц больших энергий в живые ткани, поэтому ученые борются с ее последствиями «нанооружием».

Не только редкие крупные аварии на атомных станциях и последствия испытаний ядерных материалов могут быть источниками радиации, губительной для всего живого. Радиоактивные облака, космическое излучение, проникающее на Землю через озоновые дыры в защищающей от него атмосфере, радиация в космосе при дальних межзвездных полетах, наконец, лучевая терапия раковых больных — все это потенциальная угроза здоровью.

Чем конкретно вредит радиация? Степень разрушения живых тканей зависит от энергии и вида излучения. Выделить стоит два негативных сценария. Прямому воздействию радиации может подвергаться ДНК. В этом случае происходят мутации, которые могут исковеркать жизнь и облученному человеку, и его потомству.

Другой сценарий — разрушение молекул воды в живых организмах, приводящее к образованию свободных радикалов, называемых активными формами кислорода (АФК). Радикалы повреждают клетки и ткани, вызывая сепсис, рак, сердечно-сосудистые заболевания и болезнь Паркинсона.

Второй сценарий наиболее опасен: пока частицы радиации «доберутся» до ДНК, то потеряют энергию в тканях тела, попутно их разрушая. К счастью, этот процесс можно в какой-то мере контролировать антиоксидантными наноматериалами. Наночастицы оксида церия (CeO2) и оксида марганца (Mn3O4) помогают связывать и выводить АФК из тела. Минус лекарства — в больших дозах, необходимых для заметного эффекта.

Ученые постоянно совершенствуют противорадиационные средства. Так, исследователи из Института фундаментальных наук в Южной Корее поиграли с наночастицами упомянутых оксидов и обнаружили, что если их «сложить друг на друга», требуемая доза лекарства снижается во много раз. Из-за связи с оксидом марганца на поверхности оксида церия появляется дополнительная вакансия, которую спешит занять чересчур активный кислород, порожденный буйством радиации в организме.

Лекарства из наночастиц тестируют на человеческих органоидах — маленьких копиях органов, выращенных из стволовых клеток, и лабораторных животных. Корейская таблетка от облучения, например, тестировалась на модельном «кишечнике» и показала хорошие результаты. Органоиды, предварительно обработанные нанокристаллами оксидов марганца и церия, экспрессировали больше генов, связанных с поддержанием стволовых клеток кишечника, и меньшее количество генов, ответственных за их гибель.

Опыты на мышах показали, что достаточно небольшой дозы, чтобы после 30 дней воздействия радиации выжило 67% животных. В телах мышей, получивших нанолекарство, шло меньше окислительных процессов и было замечено меньше нарушений в кровеносной системе и клетках костного мозга. Доза корейского средства была в 360 раз ниже стандартной «порции» амифостина, которым «кормят» пациентов при лучевой терапии.

На данный момент лекарство из нанокристаллов оксидов церия и марганца еще не готово для использования человеком. Однако само его появление на научной арене говорит о том, что исследователи далеко продвинулись в понимании влияния радиации на живые организмы и в скором времени усилят эффективность существующих лекарств.