Наночастицы с атомами йода разрушают опухолевые сфероиды под действием рентгеновского излучения

Международная группа ученых синтезировала пористые органокремниевые наночастицы с инкорпорированными атомами йода. Эти наночастицы поглощаются раковыми клетками, даже если клетки образуют трехмерную структуру — сфероид. Под действием рентгеновского излучения йод испускает оже-электроны, которые вносят двухцепочечные разрывы в ДНК опухолевых клеток и запускают апоптоз. Авторы исследования считают этот подход перспективным для терапии онкозаболеваний.

Изображение:

Йод испускает оже-электроны под действием рентгеновского излучения; электроны вносят двухцепочечные разрывы в ДНК.

Mindy Takamiya/Kyoto University iCeMS | Пресс-релиз


Такие элементы, как гадолиний, йод, золото и серебро испускают электроны под действием рентгеновского излучения (оже-электроны). Этот процесс повреждает ДНК и убивает клетки, что можно использовать в терапии рака. Ранее международная группа ученых уже показала эффективность пористых наночастиц кремния с гадолинием на опухолевых сфероидах (объемной культуре раковых клеток). В новой работе гадолиний заменили на йод, который дешевле и требует рентгеновского излучения с меньшей энергией для выпуска электронов.

Пористые органокремниевые наночастицы с инкорпорированными атомами йода (iodine containing porous organosilica nanoparticles, IPO) синтезировали из прекурсоров в лаборатории. Частицы были флуоресцентными благодаря родамину Б. Контрольные наночастицы синтезировали без йода.

Сфероиды состояли из клеток рака яичника OVCAR8, экспрессирующих зеленый флуоресцентный белок. Они имели размер 0,5 мм × 0,5 мм и содержали 7,75 × 104 клеток. Их инкубировали с IPO в течение 16–24 часов. Наночастицы проникали в опухолевые клетки и равномерно распределялись по сфероиду.

После облучения рентгеновским излучением сфероиды с IPO разрушались в течение трех дней. Исследователи подобрали оптимальную энергию излучения (33,2 кэВ). Они также продемонстрировали, что после облучения в сфероидах происходит апоптоз вследствие двухцепочечных разрывов ДНК. При замене IPO на частицы без йода сфероиды практически не разрушались.

Таким образом, органокремниевые наночастицы с атомами йода могут проникать внутрь раковых клеток и разрушать их под действием рентгеновского излучения. Это происходит благодаря испусканию йодом оже-электронов и внесению в ДНК двухцепочечных разрывов. После излучения клеткам требуется некоторое время на запуск апоптоза. Авторы надеются вскоре перейти к опытам на мышах.

Источник

Higashi Y., et al. // Iodine containing porous organosilica nanoparticles trigger tumor spheroids destruction upon monochromatic X-ray irradiation: DNA breaks and K-edge energy X-ray // Scientific Reports, 11, 14192 (2021), published July 14, 2021, DOI: 10.1038/s41598-021-93429-9

Добавить в избранное

Вам будет интересно