БИОФИЗИКА, 2009, том 54, вып.4, с.742-747
ДИСКУССИИ: ==
УДК 577.3
СВЕРХМИНИАТЮР НЫЕ ЭЛЕКТР ОХИМИЧЕСКИЕ И ФОТОЭЛЕКТР ИЧЕСКИЕ И СТОЧНИКИ ТОКА И ИХ ВОЗМОЖНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ УПРАВЛЯЕМОЙ АКТИВАЦИИ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ И ДРУГИХ МЕДИЦИНСКИХ ЗАДАЧ
© 2009 г. В.А. Намиот, Л.М. Клюкин, Т.В. Клюкина, А.А. Кузнецов
Научно-исследовательский институт ядерной физики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, 119992, Москва, Воробьевы горы Поступила в p едакцию 09.12.08 г.
Обсуждается возможность создания микрочастиц (10-1000 нанометров), пр игодных для введения в биологические клетки и ткани и создающих вблизи себя электрическое поле и электр ический ток за счет электр о химических и фотоэлектрических пр оцессов. Обсуждается также ряд явлений, относящихся к пр отивоопухолевому иммунитету, для объяснения которых привлекаются различные гипотезы, начиная с гипотезы о том, что противоопухолевая активность иммунной системы может быть связана с какими-то агентами, фагоцитируемыми клетками макрофа-гального ряда, которые и активируют эти клетки. Сделано предположение, что активация клеток связана с повреждением фагосом, вызываемым поглощенным агентом. Предлагается использовать для активации клеток искусственно созданный агент, представляющий собой электрически активные микрочастицы, например микрочастицы полупроводника, в которых имеются зоны с электронной и дырочной проводимостью. Подобные микрочастицы представляют собой микр о скопические фотоэлементы, котор ые под действием попадающего на них оптического излучения генерируют разность потенциалов, вызывающую пробой и повр е-ждение мембран фагосом, приводящее к активации клеток.
Ключевые слова: микрочастицы, активация, фагоцитоз, иммунитет, электрохимические и фотоэлектрические источники тока.
В истории медицины были описаны случаи, когда люди, болеющие раком, излечивались от него после того, как заражались др угой инфекцией. В частности, подобное излечение иногда наступало при заражении туберкулезом, а также пр и зар ажении тр ипаносомой сгиг1 (болезнь Ча-гаса). Разумеется, зар ажать подобными, плохо поддающимися лечению, инфекциями и без того тяжелобольного человека в надежде, что это, может быть, поможет в лечении основного заболевания, совершенно неприемлемо. Однако на основании подобных наблюдений вполне разумно было предположить, что имеются какие-то вещества, появляющиеся при этих инфекциях, которые или непосредственно подавляют рост опухоли, или же активируют собственный иммунитет ор ганизма, так что он оказывается в состоянии спр авиться с ней. Тем не менее попытки выделить такие вещества и создать на их основе лекарства, хотя и не были бесплодны (например, был создан круцин), но не привели к сколько-нибудь существенному успеху. Более того, сама возможность того, что подобные заболевания каким-то образом бо-
рются с опухолью, вызывает теперь вполне обоснованные сомнения. Так, к настоящему времени имеется много наблюдений, когда люди одновременно болеют и раком, и тубер ку-лезом, и туберкулез скорее утяжеляет течение болезни, чем облегчает его.
Иной, казалось бы, совершенно не связанный со всем этим подход к лечению онкологических заболеваний, использующий в качестве лечебного агента железоуглеродные микрочастицы, вводимые непосредственно в опухоль, развивается в последние годы в работах [1-6]. Здесь имеются вполне интересные результаты, рост опухоли подавляется и существенно уменьшаются ее размеры. Любопытно, что первоначальная идея состояла в том, чтобы не про сто вводить в опухоль микрочастицы, но со рбиро-вать на них противораковые препараты и воздействовать на них СВЧ-излучением, которое они хо рошо поглощают, и при этом вызывать разогрев тканей. П редполагалось, что опухоль будет разрушаться в результате совместного действия химиотерапии и локальной гипертермии, и это и будет основным механизмом ее
гибели. Тем не менее оказалось, что даже без воздействия СВЧ микрочастицы сами по себе разрушают опухоль. Хотя, казалось бы, ни на их поверхностях, ни в них самих нет ничего такого, что эффективно взаимодействовало бы именно с опухолевыми клетками. В работе [1] было высказано предположение, что ионы железа, формирующиеся вблизи частицы, образуют нитрозильные комплексы, являющиеся депо оксида азота - NO, который участвует в разрушении раковых клеток или превращает их в нормальные клетки. Однако ясности в этом вопр осе в настоящее время еще нет, для объяснения явления предложены и различные др у-гие гипотезы, причем одна из них состоит в том, что микрочастицы поглощаются макрофагами и каким-то образом активируют их, после чего уже эти макр офаги и атакуют опухоль.
Попытки активир овать собственную иммунную систему организма с тем, чтобы заставить ее р азр ушать опухоль, пр едпринимались неоднократно, однако нельзя сказать, чтобы они пр ивели к существенному положительному эффекту. Тем не менее надо особо выделить развиваемый в последние годы подход, основанный на использовании дендр итных клеток [7-10] (это клетки того же моноцитарного ряда, что и макр офаги). Первоначально, идея этого подхода состояла в том, чтобы выделить из организма больного некоторое количество дендритных клеток, активировать их и заставить про-взаимодействовать с опухолевыми клетками (полученными, например, при биопсии или же в ходе операции). После чего размножить эти дендритные клетки in vitro (т.е. в пробирке) и ввести их обратно пациенту. Одна из функций дендритных клеток состоит в том, чтобы о су-ществлять презентацию (т.е. представление) антигенов, имеющихся на поверхностях тех клеток, с которыми они провзаимодействовали (в данном случае - опухолевых клеток), другим типам клеток иммунной системы, после чего те уже оказываются в со стоянии р аспознавать клетки опухоли. Поэтому есть основание надеяться, что после того, как больному будут введены р азмножившиеся дендритные клетки, его иммунная система окажется в состоянии атаковать и разрушать опухоль.
Действительно, во многих, но, к сожалению, далеко не во всех случаях на опухоль возникает иммунный ответ. И поэтому теперь разрабатывается более интересная модификация такого подхода, когда размножение дендритных клеток происходит уже не в пробирке, а в организме, причем система, осуществляющая активацию этих клеток, имплантируется непосредственно в сам ор ганизм. Есть основания полагать, что
в этом случае процент неудач будет существенно меньше [10].
Вернемся тепер ь к началу нашего изложения и попробуем на основе этой очень разнородной информации построить непротиворечивую цепочку рассуждений, позволяющую:
во-первых, попробовать дать единое объяснение этим, казалось бы, никак несвязанным между собой сведениям, о которых шла речь выше;
во-вторых, предложить, исходя из этого объяснения, новый метод активации иммунной системы, основанный на использовании оптического излучения, который может быть применен, в том числе, и для борьбы с злокачественными опухолями.
У всех тех инфекций, о которых шла речь выше, имеется одна общая особенность: инфекционный агент способен существовать внутри клетки о рганизма. Он не погибает, будучи поглощенным клеткой иммунной системы (напр и-мер, макр офагом), а со хр аняет (или, по кр айней мере, может восстановить) свою активность, в том числе и способность к размножению, в течение очень длительного времени, часто в течение всей жизни больного. П ри этом поведение самой клетки иммунной системы, внутри которой находится подобный инфекционный агент, может существенно измениться. И характер этого изменения, по-видимому, непосредственно связан с тем, как проявляет себя такой агент. Если в данный момент он находится в неактивном состоянии и не проявляет никаких признаков жизнедеятельности, то поглотившая его клетка также, скорее всего, не пр оявляет активности. Но если инфекционный агент ведет себя активно и клетке все время пр иходится на это р еагир овать, то она также пер еходит в активное состояние. П ри этом ее активность проявляется не только в отношении самого агента (которого она, чаще всего, уничтожить все-таки не в состоянии), но и в отношении всего своего окр ужения. Такая ситуация связана еще и с тем, что инфекционный агент поглощается в основном клетками, ответственными за неспецифический иммунитет, которые, в большинстве случаев, не в состоянии р азли-чать окр ужение по принципу «свой - чужой».
Разумно предположить, что в тех очень редких случаях, когда заражение подобными инфекциями приводило к излечению онкологических заболеваний, инфекционный агент вызывал сильнейшую активацию клеток иммунной системы, ответственных за неспецифический иммунитет, как раз в зоне расположения опухоли. При этом, с одной стороны, происходило уничтожение опухолей, а с другой стороны, в про-
Рис. 1. Макрофаги мыши после введения суспензии железо углеродных частиц в брюшную полость (масштаб 10 мкм).
цессе этого уничтожения, активированные клетки неспецифической иммунной системы (в том числе, очень вероятно, и дендритные) осуществляли презентацию всевозможных антигенов с поверхностей раковых клеток уже для клеток, ответственных за специфический иммунитет. В результате в дальнейшем уже имело место селективное уничтожение раковых клеток не только в зоне опухоли, но и в других частях организма.
Однако гораздо чаще все происходило совершенно иначе. Или же инфекционный агент активир овал клетки иммунной системы совсем не там, где расположена опухоль, добавочно разрушая этим самым организм и снижая его возможности противостоять основной болезни, или же просто он находился в это время в неактивном состоянии. Поэтому в большинстве случаев никакого положительного влияния на ход основной болезни подобная инфекция не оказывала.
Если основываться на таком предположении, то становится понятным, почему попытки выделить из этих инфекционных агентов какие-то вещества, способные подавлять развитие злокачественных опухолей, оказались относительно малоуспешными. Действительно, никакие вещества сами по себе не в состоянии имитировать, хоть сколько-нибудь успешно, поведение живого и активного существа в клетке.
Рис.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.