Разработка неинвазивных методов воздействия на опухолевые клетки является актуальной задачей. Проблема заключается в недостаточном изучении временной динамики клеточных ответов и отсутствии стандартизированных подходов к оптимизации параметров магнитного воздействия. Цель исследования – апробация разработанного портативного лабораторного стенда для генерации импульсного магнитного поля и выявления диапазонов параметров, при которых наблюдается различие в цитотоксическом ответе на опухолевые клетки на примере клеток аденокарциномы шейки матки (HeLa) in vitro. Объекты: фибробласты человека и клетки аденокарциномы шейки матки (HeLa). Воздействие проводили постоянным, однополярным и биполярным импульсными магнитными полями. Жизнеспособность оценивали в камере Горяева на 1, 3 и 7-е сутки. Морфологию – при окрашивании по Романовскому – Гимзе. Статистическая обработка – U-критерий Манна – Уитни, n = 3. Характер клеточного ответа определяется типом поля, длительностью экспозиции и временем наблюдения. Биполярное импульсное поле (5 мин) вызывало гибель HeLa (жизнеспособность 1 %) при сохранении фибробластов (89 %) на 7-е сутки. Продемонстрирована работоспособность портативного стенда. Получены предварительные данные о параметрах (биполярное поле, 5 мин, 35 мТл, ≤10 Гц), при которых наблюдается различие в жизнеспособности клеток HeLa и фибробластов in vitro, что создает основу для дальнейших исследований.
The development of non‑invasive methods for selective targeting of tumour cells is an urgent task. The problem lies in the insufficient study of the temporal dynamics of cellular responses and the lack of standardized approaches to optimizing the parameters of magnetic exposure. The aim of the study is to test a developed portable laboratory setup for generating a pulsed magnetic field and to identify the parameter ranges in which a difference in the cytotoxic response is observed, using cervical adenocarcinoma cells (HeLa) as an example, in vitro. The objects of study were human fibroblasts and HeLa cervical adenocarcinoma cells. Exposure was performed using static, unipolar pulsed, and bipolar pulsed magnetic fields. Viability was assessed using a Goryaev chamber on days 1, 3, and 7. Morphology was studied after Romanowsky–Giemsa staining. Statistical processing of morphological parameter changes was performed using the Mann–Whitney U test, n = 3 replicates per group. The nature of the cellular response was determined by the field type, exposure duration, and time from exposure to observation. Preliminary data indicated differences in cellular response: a bipolar pulsed field (5 min) caused HeLa cell death (viability index 1 %) while preserving fibroblasts (viability index 89 %) on day 7. The functionality of the portable setup for generating pulsed magnetic fields with specified parameters was demonstrated. Preliminary data were obtained indicating the existence of parameters (bipolar field, 5 min, 35 mT, ≤10 Hz) at which differences in the viability of HeLa cells and fibroblasts are observed in vitro, providing a basis for further research. The results are limited to the two cell lines used (HeLa and HDF) and cannot be generalized to all tumour or normal cell types without further studies.
1. Vadalà M., Morales-Medina J. C., Vallelunga A., Palmieri B., Laurino C., Iannitti T. Mechanisms and Therapeutic Effectiveness of Pulsed Electromagnetic Field Therapy in Oncology // Cancer Medicine. 2016. Vol. 5. Is. 11. P. 3128–3139. DOI: 10.1002/cam4.861.
2. Obrador E., Jihad-Jebbar A., Salvador-Palmer R., López-Blanch R., Oriol-Caballo M., Moreno-Murciano M. P., Navarro E. A., Cibrian R., Estrela J. M. Externally Applied Electromagnetic Fields and Hyperthermia Irreversibly Damage Cancer Cells // Cancers. 2023. Vol. 15. Is. 13. P. 3413. DOI: 10.3390/cancers15133413.
3. Ashdown C. P., Johns S. C., Aminov E., Unanian M., Connacher W., Friend J., Fuster M. M. Pulsed Low-Frequency Magnetic Fields Induce Tumor Membrane Disruption and Altered Cell Viability // Biophysical Journal. 2020. Vol. 118. Is. 7. P. 1552–1563. DOI: 10.1016/j.bpj.2020.02.013.
4. Sun J., Tong Y., Jia Y., Jia X., Wang H., Chen Y., Wu J., Jin W., Ma Z., Cao K., Li X., Chen Z., Yang G. Effects of extremely low frequency electromagnetic fields on the tumor cell inhibition and the possible mechanism // Scientific Reports. 2023. Vol. 13. Is. 1. P. 6989. DOI: 10.1038/s41598-023-34144-5.
5. Yamaguchi S., Ogiue-Ikeda M., Sekino M., Ueno S. Effects of Pulsed Magnetic Stimulation on Tumor Development and Immune Functions in Mice // Bioelectromagnetics. 2006. Vol. 27. Is. 1. P. 64–72. DOI: 10.1002/bem.20177.
6. Mi Y., Dai L., Xu N., Zheng W., Ma C., Chen W., Zhang Q. Viability inhibition of A375 melanoma cellsin vitroby a high-frequency nanosecond-pulsed magnetic field combined with targeted iron oxide nanoparticles via membrane magnetoporation // Nanotechnology. 2021. Vol. 32. Is. 38. DOI: 10.1088/1361-6528/ac0caf.
7. Tekam C. K. S., Kumari P., Sahi A. K., Gundu S., Mahto S. K. Effects of 50 Hz extremely low-frequency magnetic field exposure on proliferative activity in cancer cells: an in vitro study // Radiation Protection Dosimetry. 2025. Vol. 201. Is. 16. P. 1108–1124. DOI: 10.1093/rpd/ncaf099.
8. López de Mingo I., Rivera González M. X., Ramos Gómez M., Maestú Unturbe C. The Frequency of a Magnetic Field Reduces the Viability and Proliferation of Numerous Tumor Cell Lines // Biomolecules. 2025. Vol. 15. Is. 4. P. 503. DOI: 10.3390/biom15040503.
9. Патент № 2653628 C1 Российская Федерация, МПК A61N 2/00. Стационарное устройство для воздействия низкочастотным магнитным полем на медико-биологические объекты, система управления и формирования импульсов, индуктор магнитного поля и система механического привода стационарного устройства: № 2017120087: заявл. 30.05.2017: опубл. 11.05.2018 / Волобуев А. П., Волобуев П. В., Новоселов В. П., Пестов К. Н., Хохлов К. О., Усков Е. Д. [Электронный ресурс]. URL: https://patents.google.com/patent/RU2653628C1/ru (дата обращения: 04.03.2026).
10. Волобуев А. П., Донник И. М. Магнитотерапия при опухолях молочных желез у собак // Ветеринария. 2007. № 1. С. 53–56. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id = 9430407 (дата обращения: 24.06.2026). EDN: HYJNBP.
11. Усков Е. Д., Хохлов К. О., Волобуев А. П., Школа Н. Ф., Дерстуганов А. Ю. Магнитотерапевтическая установка для воздействия на клетки злокачественных опухолей // Биомедицинская радиоэлектроника. 2011. № 9. С. 80–85. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id = 17095831 (дата обращения: 17.06.2026). EDN: OKCUXP.
12. ГОСТ Р ИСО 20391-1-2023. Биотехнология. Подсчет клеток. Ч. 1. Общее руководство по методам подсчета клеток. Введ. 2024-03-01. М.: Российский институт стандартизации, 2023. 30 с.
13. Liu Y., Tang Q., Tao Q., Dong H., Shi Z., Zhou L. Low-frequency magnetic field therapy for glioblastoma: Current advances, mechanisms, challenges and future perspectives // Journal of Advanced Research. 2025. Vol. 69. P. 531–543. DOI: 10.1016/j.jare.2024.03.024.
14. Pantelis P., Theocharous G., Veroutis D., Vagena I. A., Polyzou A., Thanos D. F., Kyrodimos E., Kotsinas A., Evangelou K., Lagopati N., Gorgoulis V. G., Kotopoulos N. Pulsed Electromagnetic Fields (PEMFs) Trigger Cell Death and Senescence in Cancer Cells // International Journal of Molecular Sciences. 2024. Vol. 25. Is. 5. P. 2473. DOI: 10.3390/ijms25052473.
15. De Mingo I. Identification of extremely low frequency electromagnetic field exposure parameter-dependent bioactive windows in tumor and non-tumor cell models: Doctoral thesis. Madrid: Universidad Politécnica de Madrid, 2025. DOI: 10.20868/upm.thesis.88825.
16. Yuan L. Q., Wang C., Lu D. F., Zhao X. D., Tan L. H., Chen X. Induction of apoptosis and ferroptosis by a tumor suppressing magnetic field through ROS-mediated DNA damage // Aging (Albany NY). 2020. Vol. 12. Is. 4. P. 3662–3681. DOI: 10.18632/aging.102836.
17. Bajtoš M., Dang N., Lopez de Mingo I., Keller J., Gurhan H., Janoušek L., Barnes F. The proliferation rates of HT-1080 human fibrosarcoma cells can be accelerated or inhibited by weak static and extremely low frequency magnetic fields // Frontiers in Public Health. 2025. Vol. 13. URL: https://www.frontiersin.org/journals/public-health/articles/10.3389/fpubh.2025.1535155/full (дата обращения: 04.03.2026). DOI: 10.3389/fpubh.2025.1535155.
18. Ravin R., Cai T. X., Li A., Briceno N., Pursley R. H., Garmendia-Cedillos M., Pohida T., Wang H., Zhuang Z., Cui J., Morgan N. Y., Williamson N. H., Gilbert M. R., Basser P. J. Tumor Treating Fields delivered via electromagnetic induction have varied effects across glioma cell lines and electric field amplitudes // Am J. Cancer Res. 2024. Vol. 14. Is. 2. P. 562–584. DOI: 10.62347/NDII9862.
19. Ji X., Tian X., Feng S., Zhang L., Wang J., Guo R., Zhu Y., Yu X., Zhang Y., Du H., Zablotskii V., Zhang X. Intermittent F-actin perturbations by magnetic fields inhibit breast cancer metastasis // Research. 2023. Vol. 6. P. 0080. DOI: 10.34133/research.0080.
20. Helekar S. A., Hambarde S., Ijare O. B., Pichumani K., Baskin D. S., Sharpe M. A. Selective induction of rapid cytotoxic effect in glioblastoma cells by oscillating magnetic fields // Journal of Cancer Research and Clinical Oncology. 2021. Vol. 147. P. 3577–3589. DOI: 10.1007/s00432-021-03787-0.
21. Xu A., Wang Q., Lin T. Low-frequency magnetic fields (LF-MFs) inhibit proliferation by triggering apoptosis and altering cell cycle distribution in breast cancer cells // International Journal of Molecular Sciences. 2020. Vol. 21. Is. 8. P. 2952. DOI: 10.3390/ijms21082952.
22. Xu Y., Wang Y., Yao A., Xu Z., Dou H., Shen S., Hou Y., Wang T. Low frequency magnetic fields induce autophagy-associated cell death in lung cancer through miR-486-mediated inhibition of Akt/mTOR signaling pathway // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. P. 11776. DOI: 10.1038/s41598-017-10407-w.