Naukowcy opracowali przełomową metodę. Światło LED precyzyjnie eliminuje komórki nowotworowe

Dlaczego światło LED zwróciło uwagę badaczy?

Nowe podejście do terapii nowotworów opiera się na precyzyjnym wykorzystaniu światła oraz materiałów reagujących na jego działanie, a zainteresowanie takimi metodami rośnie wraz z potrzebą bezpieczniejszych i tańszych rozwiązań. W skali globalnej skala problemu jest znacząca, bo w 2020 r. rak spowodował niemal 10 mln zgonów i jest drugą przyczyną zgonów na świecie. 

Zastosowana w badaniu metoda polega na kierunkowej aktywacji specjalnych nanopłatków w ściśle określonym miejscu, co ma ograniczać uszkodzenia otaczających tkanek i sprzyjać lepszemu profilowi bezpieczeństwa terapii. Kluczowy jest tu mechanizm fototermiczny i fotoaktywacyjny, który został zaprojektowany tak, by oddziaływać głównie na komórki zmienione nowotworowo. W tym podejściu metoda używa światła LED do aktywacji nanopłatków cyny (SnOx), selektywnie niszcząc komórki nowotworowe, chroniąc zdrowe tkanki. 

Wykorzystanie światła LED nie jest przypadkowe, ponieważ dostępność urządzeń, kontrola parametrów naświetlania i potencjalnie niższy koszt mogą ułatwić wdrożenie terapii poza wysokospecjalistycznymi ośrodkami. Autorzy badania sugerują, że LED stanowi tańszą i bezpieczniejszą alternatywę dla laserów w terapiach fototermicznych. Połączenie prostszego źródła światła z nanomateriałami reaktywnymi naświetleniem ma zatem tworzyć platformę możliwą do skalowania i modyfikacji pod różne wskazania. Całość nie kończy się na fazie koncepcyjnej, bo wyniki badania opublikowano w czasopiśmie ACS Nano. Dzięki temu informacje o parametrach, skuteczności i ograniczeniach są dostępne do oceny przez niezależne zespoły, a kolejne etapy weryfikacji mogą uwzględniać zróżnicowane warunki i modele.

Przeczytaj też: Popularny lek przeciwbólowy może wpływać na emocje i decyzyjność. Przełomowe wyniki badań

Wyniki badań są zakakujące

Autorzy przeprowadzili serię testów, które miały zweryfikować, jak szybko i w jakim stopniu aktywowane światłem nanopłatki niszczą komórki nowotworowe w różnych liniach. W jednym z kluczowych pomiarów Terapia LED i SnOx w 30 minut zniszczyła do 92% komórek raka skóry i 50% komórek raka jelita grubego. Taka dynamika działania sugeruje, że parametry ekspozycji mogą być projektowane pod z góry określony czas i dawkę, co ułatwia standaryzację procedur. 

Badacze zwracają uwagę, że wysoka selektywność działania jest równie istotna jak skuteczność, ponieważ ogranicza uszkodzenia otoczenia i potencjalne powikłania. W serii prób kontrolnych nie odnotowano negatywnego wpływu na zdrowe komórki skóry podczas testów. To pozwala rozważać zastosowania w miejscach o szczególnie wrażliwej anatomii, gdzie ryzyko dla tkanek zdrowych ogranicza możliwości klasycznych metod. W rozmowach o celach projektu akcentowano dążenie do praktycznej, a nie wyłącznie eksperymentalnej użyteczności rozwiązania. 

Naszym celem było stworzenie terapii, która będzie nie tylko skuteczna, ale też bezpieczna i dostępna. Połączenie światła LED z nanopłatkami SnOx pozwala nam precyzyjnie atakować komórki rakowe, nie naruszając zdrowych - mówiła Jean Anne Incorvia, profesor na Wydziale Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej Uniwersytetu Teksańskiego.

Sprawdź też: Robot w urologii: Precyzja, która ratuje funkcje seksualne i trzymanie moczu

Możliwe zastosowania pooperacyjne i skalowanie technologii

Jednym z praktycznych pól, o których mówią badacze, jest wykorzystanie światła i nanopłatków jako uzupełnienia leczenia chirurgicznego, szczególnie gdy istnieje ryzyko mikroskopowych pozostałości nowotworu. Wskazywano, że przenośne urządzenie może być używane do naświetlania pozostałych komórek raka skóry po operacji, by zmniejszyć ryzyko nawrotu. Taki scenariusz wymaga standaryzacji procedur, ale jednocześnie wpisuje się w trend minimalnie inwazyjnych metod zwiększających skuteczność leczenia miejscowego. 

W kontekście doboru wskazań rezultaty są najbardziej przekonujące dla zmian skórnych, gdzie w badaniu zniszczono do 92% komórek raka skóry. To uzasadnia skupienie pierwszych wdrożeń na obszarach o dobrej dostępności światła i łatwej kontroli pól naświetlania. Zespół zwraca też uwagę na potrzebę obniżania kosztów i budowy narzędzi, które mogą działać poza wyspecjalizowanymi centrami, co decyduje o realnym dostępie pacjentów.

Naszym celem jest udostępnienie tej technologii pacjentom na całym świecie, zwłaszcza tam, gdzie dostęp do specjalistycznego sprzętu jest ograniczony — przy niższych kosztach i mniejszych skutkach ubocznych. W przypadku raka skóry wyobrażamy sobie, że leczenie mogłoby odbywać się nawet w domu — za pomocą przenośnego urządzenia, które po operacji niszczyłoby pozostałe komórki rakowe i zmniejszało ryzyko nawrotu - wyjaśnił Artur Pinto z Uniwersytetu w Porto, główny badacz projektu w Portugalii.

Co dalej: leczenie bliżej pacjenta i granice metody

Perspektywy rozwoju obejmują nie tylko szpitale, lecz także opiekę bliżej miejsca zamieszkania pacjenta, co może skrócić ścieżkę od rozpoznania do terapii. W tym kontekście pojawia się wizja wykorzystania niewielkich, zautomatyzowanych urządzeń, które pozwolą prowadzić część procedur w bezpiecznym środowisku domowym.

Taki kierunek rozwoju wymaga jasnych protokołów, systemów zdalnego nadzoru oraz kryteriów kwalifikacji, by zapewnić skuteczność i bezpieczeństwo porównywalne z warunkami klinicznymi. Jednocześnie autorzy badania podkreślają, że skuteczność może różnić się w zależności od typu nowotworu, co pokazały testy na różnych liniach komórkowych. Dla scharakteryzowania tej różnorodności w badaniu zniszczono 50% komórek raka jelita grubego. Wynik ten sugeruje konieczność dalszej optymalizacji parametrów naświetlania, charakterystyki materiału i być może łączenia z innymi strategiami terapeutycznymi. Granice metody należy definiować w oparciu o kolejne badania, które ustalą, gdzie interwencja LED i SnOx jest najbardziej uzasadniona i jakie modyfikacje mogą poprawić efekty. 

Z praktycznego punktu widzenia oznacza to kontynuację prac nad doborem dawek, harmonogramem sesji oraz integracją z diagnostyką obrazową, by lepiej oceniać odpowiedź na leczenie. Jeśli te elementy zostaną dopracowane, terapia może stać się kolejnym narzędziem, które uzupełni standardy postępowania w onkologii w wybranych wskazaniach.

Czytaj więcej: "Najgorzej, gdy lecimy do dzieci". Ratownik LPR o najtrudniejszych momentach w swojej pracy [WYWIAD]