Léčba rakoviny založená na světle by mohla nabídnout bezpečnější alternativu k chemoterapii

Léčba rakoviny ušla dlouhou cestu, ale mnoho dnešních terapií stále přináší vysoké náklady: nejen finanční, ale také fyzické a emocionální. Chemoterapie a radioterapie zůstávají životně důležitými nástroji, ale často poškozují vedle rakovinných buněk i zdravé buňky, takže pacienti jsou vyčerpaní a zranitelní vůči dlouhodobým vedlejším účinkům.

Vědci po celém světě hledají způsoby léčby, které jsou účinné i šetrné, schopné přesně zacílit na nádory a přitom šetřit zbytek těla.

Nyní američtí vědci představili slibnou novou léčbu založenou na světle, která by mohla změnit způsob léčby rakoviny. Jejich objev kombinuje blízké infračervené LED světlo s nanoskopickými vločkami oxidu cíničitého, známými jako nanovločky SnOx, aby zabily rakovinné buňky, zatímco zdravé zůstaly nepoškozené.

To znamená důležitý pokrok ve fototermální terapii, technice, která využívá světlo k zahřívání a ničení nádorů. V tomto případě se proces spoléhá na levné, dostupné LED systémy spíše než na specializované lasery. Tento přístup snižuje poškození okolních tkání a jednoho dne by mohl nabídnout bezpečnější a méně invazivní alternativu k chemoterapii nebo radioterapii.

Jádrem inovace je jednoduchý koncept: použití světla k vytvoření lokalizovaného tepla, které se zaměřuje na rakovinné buňky a zabíjí je. Tým navrhl nanovločky SnOx tak, aby účinně absorbovaly blízké infračervené světlo, vlnovou délku, která může bezpečně proniknout do biologické tkáně.

otevřít obrázek v galerii

Když jsou tyto nanovločky osvětleny, působí jako mikroskopické ohřívače, produkují dostatek tepla k narušení membrán rakovinných buněk a proteinů, což nakonec způsobí buněčnou smrt. Zdravé tkáně zůstávají z velké části nedotčeny, protože jsou méně citlivé na teplo a protože nanovločky mohou být nasměrovány specificky k maligním buňkám.

Tento cílený proces zahřívání, známý jako fototermální terapie, spoléhá spíše na fyzikální než na chemický mechanismus. To znamená, že se může vyhnout mnoha systémovým vedlejším účinkům typicky pozorovaným u chemoterapie.

Tradiční fototermální systémy využívají lasery, protože dokážou zaostřit světlo přesně hluboko do tkáně. Avšak stejná intenzita může také poškodit zdravé buňky, vyžaduje nákladné vybavení a omezuje použití na vysoce specializovaná zařízení.

V této studii vědci nahradili lasery diodami vyzařujícími světlo (LED), které vyzařují jemnější a širší spektrum světla. LED diody produkují rovnoměrnější ohřev a je mnohem méně pravděpodobné, že popálí nebo poškodí zdravou tkáň. Jsou také levné a přenosné, takže se dobře hodí pro klinické použití nebo dokonce pro domácí použití.

V laboratorních studiích LED světlo v kombinaci s nanovločkami SnOx zničilo až 92 % buněk rakoviny kůže a 50 % buněk kolorektálního karcinomu během 30 minut. Zdravé lidské kožní buňky nebyly ovlivněny. Díky této úrovni selektivity je tato technika obzvláště slibná u rakoviny, jako je melanom a bazaliom, které lze léčit přímo vystavením světlu. Taková přesnost je vzácná mezi fototermálními technologiemi, které často riskují poškození okolní tkáně.

Základní věda je stejně důležitá. Oxid cínu je stabilní, biokompatibilní materiál, který se již používá v elektronice. Přeměnou sulfidu cínatého (SnS₂) na okysličené nanovločky oxidu cínu vědci vytvořili struktury, které mnohem účinněji absorbují blízké infračervené světlo.

Tato transformace zlepšuje fototermální výkon a umožňuje výrobu nanovloček pomocí netoxických metod syntézy na vodní bázi. Proces se vyhýbá škodlivým rozpouštědlům a drahým výrobním krokům, díky čemuž je škálovatelný, udržitelný a vhodný pro lékařské aplikace.

Tým si představuje kompaktní LED zařízení, která by mohla být aplikována přímo na kůži po chirurgickém odstranění nádoru, aby se zničily všechny zbývající maligní buňky a snížilo se riziko recidivy.

Například po odstranění melanomu nebo bazaliomu by LED zařízení podobné náplasti mohlo dodávat soustředěné světlo k aktivaci nano vloček v místě chirurgického zákroku. Tento typ přenosné domácí léčby by mohl učinit pooperační onkologickou péči bezpečnější, pohodlnější a méně závislou na návštěvách nemocnice.

Inovace také otevírá dveře kombinovaným terapiím. Fototermální léčba může učinit rakovinné buňky zranitelnějšími vůči jiným formám terapie, jako je imunoterapie nebo cílené léky.

Teplo generované světlem může oslabit nádorové buňky, učinit jejich membrány propustnějšími a spustit imunitní reakce, které pomáhají tělu identifikovat a zničit rakovinu. Integrace fototermální terapie na bázi LED s jinými přístupy by mohla učinit léčebné plány přesnější, účinnější a méně toxické.

otevřít obrázek v galerii

Přestože jsou stále v raných fázích, výzkumníci technologii zdokonalují a zkoumají nové aplikace. Zkoumají, jak různé vlnové délky a doby expozice ovlivňují výsledky, a zkoumají, zda by jiné materiály podobné oxidu cínu mohly proniknout do hlubších tkání, jako jsou ty, které jsou postiženy rakovinou prsu nebo tlustého střeva a konečníku.

Další oblastí vývoje jsou implantabilní nanoflake systémy: drobná biokompatibilní zařízení, která by mohla zajistit průběžnou fototermální kontrolu uvnitř těla.

Potenciál přístupnosti je jedním z nejzajímavějších aspektů této práce. Vzhledem k tomu, že zařízení na bázi LED jsou nenákladná na výrobu a snadno se obsluhují, mohla by být použita v oblastech s nízkými zdroji, kde je přístup k onkologické péči omezený.

To by mohlo demokratizovat pokročilou léčbu jejím rozšířením za hranice velkých nemocnic. U povrchových nádorů odhalených včas může být LED terapie dokonce začleněna do ambulantních nebo kosmetických procedur, což zkracuje dobu zotavení a zlepšuje kvalitu života.

Bezpečnost je další velkou výhodou. Chemoterapie poškozuje rychle se dělící zdravé buňky v těle a radioterapie může poškodit normální tkáň a způsobit únavu nebo zjizvení. Fototermální terapie naproti tomu omezuje své účinky na osvětlené místo. Nevyvolává žádnou systémovou toxicitu, žádné kumulativní poškození orgánů a minimální nepohodlí.

Tato vysoká přesnost pramení jak z optického cílení, tak z biologické selektivity nanovloček, které přednostně zahřívají rakovinné buňky kvůli jejich změněnému metabolismu a větší citlivosti na tepelný stres.

Dalším krokem je převedení těchto laboratorních nálezů do preklinických a případně i lidských studií. I když zbývá mnoho práce, fototermální terapie řízená LED diodami by mohla představovat posun v tom, jak léčíme rakovinu, díky čemuž budou terapie přesnější, dostupnější a humánnější.

Světlo, jedna z nejjednodušších energií přírody, by se mohlo stát mocným lékařským nástrojem pro selektivní ničení nádorů bez poškození zdravé tkáně. S inovacemi, jako jsou nanoflakes SnOx, se vize neinvazivní, lokalizované a pro pacienty přátelské léčby rakoviny neustále přibližuje realitě.