Проект студентов СПбГУ поможет лучше разглядеть раковые опухоли
![](/sites/default/files/styles/image1250/public/lightup_startup_4.jpg?itok=1Ppg6POW)
Финалист конкурса «Start-up СПбГУ — 2020» команда Light up работает над созданием технологии, которая может существенно помочь в борьбе с онкологическими заболеваниями. Студенты предлагают вводить в кровоток пациентов метки с наночастицами золота и серебра, которые подсвечивают раковые опухоли, делая их более заметными для медиков.
Флуоресцентная молекулярная томография — современный метод медицинской визуализации, набирающий популярность в клинической практике. С его помощью можно следить за тем, что происходит в тканях живого организма, не извлекая их.
«Росатом» поставит в Китай передовые препараты для «ядерного» лечения рака
В основе метода лежит флуоресценция — физический процесс, который характеризуется свечением вещества. Невооруженным глазом мы можем наблюдать его в природе. Например, флуоресценция характерна для кораллов, анемонов, гидроидных медуз, веслоногих рачков, прыгающих пауков, скорпионов, головоногих моллюсков, некоторых видов рыб и птиц. Также флуоресценция нашла применение в декоре помещений, производстве одежды и даже в создании татуировок.
![](https://spbu.ru/sites/default/files/styles/image1250/public/lightup_startup_3.jpg?itok=tQEj78ty)
Флуоресцентная томография осуществляется благодаря использованию флуорофоров — молекул, способных поглощать свет и излучать его на другой длине волны. Если сместить свечение в ближнюю инфракрасную область, это позволит следить за процессами в глубине тканей.
Один из главных минусов флуоресцентной томографии заключается в том, что хорошая проходимость света может быть обеспечена только в поверхностных слоях тканей. Решению этой проблемы и посвящен проект команды Light up.
«Мы собираемся усилить сигнал флуорофора в области прозрачности биологической ткани благодаря использованию в составе меток наночастиц серебра и золота. Мы применяем именно эти металлы, поскольку они лучше других зарекомендовали себя для усиления оптического сигнала, — рассказывает капитан команды Light up, студент первого курса магистратуры программы "Химия", президент общества фотоники СПбГУ Алексей Смирнов. — Параллельно мы пытаемся понять, какие наночастицы проявят наибольшую устойчивость в изотоническом растворе, который по солевому составу соответствует крови. Важно, чтобы наночастицы сохраняли стабильность не только в синтезированной нами среде, но и внутри организма».
![](https://spbu.ru/sites/default/files/styles/image1250/public/lightup_startup_2.jpg?itok=kCIIT9tm)
При этом метод может использоваться как при анализе образцов тканей пациента, так и в живом организме при операции. Однако прежде, чем применяться на организме, метки должны пройти все необходимые клинические испытания.
Было проведено много исследований по введению в организм серебряных и золотых наночастиц, токсичности не выявлено. Разумеется, пока нет данных о клинических исследованиях по части их выведения из организма, нельзя гарантировать отсутствие каких-либо побочных эффектов.
Капитан команды Light up, президент общества фотоники СПбГУ Алексей Смирнов
К наночастицам из золота и серебра подключаются векторы — биологически активные молекулы, которые селективно направят их и позволят связать метку с клеткой-мишенью.
После введения в кровоток метки распределятся по организму благодаря циркуляции. В тех тканях, где они встретятся с клеткой-мишенью, они присоединятся к ней, образуя иммунный комплекс, в котором антиген связывается с антителом. Таким образом векторы-антитела крепятся к антигенам на поверхности раковых клеток. После этого появляется возможность зарегистрировать излучение, которое исходит от целой области клеток, и четко увидеть, где она находится.
Если метки вводятся человеку, специалист следит за процессом на экране флуоресцентного томографа. В ситуации, когда они используются в лабораторной практике, применяются планшетные флуориметры и проточные цитометры.
Технология, предложенная командой Light up, может усилить сигнал флуорофора в десятки раз. Благодаря этому можно будет найти опухоли, находящиеся в глубине тканей, а также новообразования, имеющие небольшой размер. Также усиление сигнала поможет сократить количество используемых меток для единичной диагностики, что позволит удешевить процедуру, а значит — повысит ее доступность.
«Потенциально у метода может быть и другое применение. Например, подобные метки могут быть модифицированы для терапии с помощью гипертермии. Идея в том, что при поглощении излучения металлическая наночастица передает флуорофору только часть энергии, остальная энергия рассеивается в виде тепла, — объясняет Алексей Смирнов. — Таким образом в области рядом с этой частицей повышается температура. Если она дойдет до 44–45 градусов Цельсия, это может вызвать смерть клетки. Существует исследование гипертермальной терапии наночастицами, проведенное на животных: все особи излечились. В далекой перспективе эту технологию можно будет довести до тераностики, но тут нужны очень серьезные исследования. Тераностика — это модный термин, который объединяет в себе термины терапия и диагностика. Речь идет о том, что за одну процедуру мы проводим и диагностику, и терапию».
По словам Алексея Смирнова, у проекта отсутствуют прямые аналоги как в России, так и за рубежом. В первую очередь участники команды Light up попытаются заинтересовать своим продуктом иностранные компании и уже после этого выходить на отечественный рынок. Причина в том, что в России флуоресцентная молекулярная технология развита гораздо слабее. К тому же расчетная стоимость продукта команды существенно ниже флуорофоров, выпущенных за рубежом. Конечным потребителем продукта должны стать частные и государственные диагностические лаборатории.
Вместе с Алексеем Смирновым в команде Light up над проектом работают студенты магистратуры первого курса Ольга Одинцова (программа «Химия»), Вероника Лашкул (программа «Биология») и Екатерина Баранова (программа Master in Management). Научным руководителем команды выступила доцент кафедры физической химии СПбГУ Елена Соловьева. Также ребятам помогает ведущий научный сотрудник лаборатории биомедицинской химии СПбГУ Владимир Шаройко.
![](https://spbu.ru/sites/default/files/styles/image1250/public/lightup_startup_1.jpg?itok=Hwt-LBPA)
«В финале мы планируем представить результаты синтеза и модификации меток. Совсем недавно нам удалось зафиксировать усиление сигнала меток с золотыми наночастицами в пять раз по сравнению с обычными. Конечно, это только первый этап работы. Мы будем дорабатывать наши метки», — отмечает Алексей Смирнов.
Наибольшую сложность у команды, по его словам, вызвала оценка бизнес-части проекта. Дело в том, что проект наукоемкий, и пока сложно сказать точно, какую прибыль он может принести. Впрочем, участники утверждают, что финансовая составляющая отходит для них на задний план по сравнению с той пользой, которую может принести проект в борьбе с раковыми заболеваниями.
Конкурс «Start-up СПбГУ» проходит в Университете уже в пятый раз. Команды, представившие самые наукоемкие и коммерчески перспективные бизнес-модели, получат денежные призы от эндаумент-фонда СПбГУ. Первое место принесет 300 000 рублей, второе — 200 000 рублей, а третье — 100 000 рублей. Кроме того, двум победившим командам могут предложить создать совместно с Университетом малые инновационные предприятия. Гранты на их развитие составят 1 000 000 и 700 000 рублей. Подробную информацию о конкурсе «Start-up СПбГУ — 2020» можно узнать на сайте эндаумент-фонда СПбГУ.
«Конкурс Start-up СПбГУ невероятно полезен, особенно для молодых специалистов, которые развиваются в естественно-научном направлении. Мы работаем в лабораториях и периодически получаем интересные результаты, которые, в принципе, можно коммерциализировать. Конечно, у нас есть предмет "Экономика", но он дает только теоретические знания. А здесь мы представляем свои проекты экспертам и готовим реальные бизнес-планы. Этот опыт очень важен для нас», — подчеркивает Алексей Смирнов.