Ученые впервые вылечили рак мозга с помощью квантовой терапии

Ученые Ноттингемского университета разработали уникальный метод лечения глиобластомы — агрессивного вида рака, который является наиболее частой первичной опухолью мозга.

Они также утверждают, что это первый в истории квантовый терапевтический подход, который показывает, что рак может быть уничтожен с помощью квантовой сигнализации, т.е. путем внесения изменений в биологию клеток на квантовом уровне.

Для лечения используются био-наноантенны — золотые наночастицы, покрытые молекулами, обладающими окислительно-восстановительной активностью. Исследователи утверждают, что уничтожение клеток глиобластомы достигается путем распыления бионаноантенн на опухолевые очаги и использования электрического поля.

«Мы называем их «био-наноантеннами», поскольку они преобразуют электрическое поле в биологический сигнал, который затем регулирует функции клеток, такие как апоптоз (запрограммированная клеточная смерть)», — говорт один из авторов исследования, научный сотрудник Ноттингемского университета Фрэнки Роусон.

Электрически заряженные био-наноантенны устраняют глиобластому

К сожалению, большинство людей с глиобластомой не живут дольше восьми месяцев после постановки диагноза, а пятилетняя выживаемость, по данным исследователей, составляет всего 6,8%.

Это объясняется инвазивным характером опухоли. Клетки глиобластомы проникают в окружающие ткани мозга, что делает практически невозможным их полное удаление во время операции. Даже при агрессивном лечении опухоль всегда рецидивирует.

В своем исследовании, опубликованном в журнале Nature Nanotechnology, ученые предполагают, что при введении био-наноантенн в место хирургической резекции опухоли путем распыления они легко поглощаются раковыми клетками. Когда исследователи прикладывают электрическое поле, это приводит к квантовому переносу электронов на поверхности связанного с био-наноантеннами белка — цитохрома c.

Этот перенос одного электрона изменяет окислительно-восстановительное состояние белка, сигнализируя раковым клеткам о необходимости активировать программируемую клеточную смерть(апоптоз). Раковые клетки начинают умирать сами, предотвращая рост опухоли и потенциально продлевая жизнь. Кроме того, в ходе этого процесса погибают только раковые клетки, а другие клетки мозга не повреждаются.

«Мы не до конца понимаем, почему био-наноантенны в раковых клетках делают их чувствительными к электрическим полям, в то время как нормальные клетки мозга относительно нечувствительны», — сказал Роусон.

«Наши данные свидетельствуют о том, что в раковых клетках по сравнению с нормальными клетками изменена экспрессия генетических путей, связанных с реакцией на острый стресс. Поскольку изменения электрического поля в клетках представляют собой острую стрессовую реакцию, это может быть ключом к разгадке того, почему раковые клетки погибают, а нормальные — нет», — добавил он.

Био-наноантенны представляют собой развитие квантовой терапии
Исследователи отмечают, что уже несколько десятилетий существуют свидетельства того, что квантово-механические явления играют решающую роль в специфических биологических процессах, лежащих в основе функционирования организмов.

«У нас была рабочая гипотеза, что разработка технологий управления этими событиями позволит манипулировать поведением клеток. Благодаря результатам этой работы данная гипотеза стала реальностью», — сказал Роусон.

Лечение с помощью био-наноантенн представляет собой слияние медицины и квантовой биоэлектроники. В основе процесса лежит явление квантового туннелирования электронов, называемое квантовым биологическим переносом электронов (QBET).

Окислительно-восстановительное переключение цитохрома С, активируемое с помощью QBET, подает сигнал раковым клеткам для запуска путей клеточной смерти в раковых клетках путем одноэлектронного переноса на цитохроме С.

Этот процесс демонстрирует, что ученые могут использовать направленные электромагнитные поля для запуска квантовомеханических явлений в биологии.

«Это может стать первой в мире квантовой терапией, которая откроет новую эру лечебных парадигм», — добавил Роусон, — «Это первый возможный метод лечения рака, использующий квантово-механические эффекты».

Jain, A., Gosling, J., Liu, S. et al. Wireless electrical–molecular quantum signalling for cancer cell apoptosis. Nat. Nanotechnol. (2023). https://doi.org/10.1038/s41565-023-01496-y