ΠΩΣ Η ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΒΟΗΘΑ ΣΤΗΝ ΠΡΟΛΗΨΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΤΟΥ ΚΑΡΚΙΝΟΥ

Γράφει η Αλεξάνδρα Πουρνάρα 

Ειδική στα Φαρμακευτικά Προϊόντα, 
Μηχανικός Περιβάλλοντος, Integrated Master, Πανεπιστήμιο Πατρών

Ο καρκίνος απεικονίζεται και καταστρέφεται

Η διάγνωση και η θεραπεία του καρκίνου συμβαίνουν επί του παρόντος ξεχωριστά, με θεραπείες που γενικά περιλαμβάνουν χειρουργική επέμβαση ή θεραπείες με σημαντικές παρενέργειες. Μια ενιαία, στοχευμένη τεχνολογία για την ανίχνευση και την καταπολέμηση του καρκίνου θα μπορούσε να διευκολύνει την ταλαιπωρία του ασθενούς, καθώς και να εξοικονομήσει χρόνο και χρήμα.

Οι νέες τεχνικές μοριακής απεικόνισης, που συχνά βασίζονται σε νανοσωματίδια, δίνουν την υπόσχεση για ευκολότερη και έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου, αλλά αυτό είναι μόνο το ήμισυ του προβλήματος. Δεν θέλουμε απλά να βρούμε τα καρκινικά κύτταρα, θέλουμε να εντοπίσουμε τα κύτταρα, να κάνουμε μια ορθολογική επιλογή για το αν πρέπει να καταστραφούν και, αν ναι, να προχωρήσουμε αμέσως στη θεραπεία.

Υπάρχει λοιπόν η δυνατότητα των νανοσωματιδίων πυρήνα-κελύφους για συνδυασμένη απεικόνιση και θεραπεία του καρκίνου.

Η τεχνολογία βασίζεται σε «nanoshells» που έχουν συντονισμένες οπτικές ιδιότητες. Ένα σωματίδιο με πυρήνα πυριτίου 120 nm και κέλυφος χρυσού 10 nm δίνει κορυφές σκέδασης και απορρόφησης στο εγγύς υπέρυθρο (NIR), όπου οι ιστοί του σώματος είναι πιο διαφανείς. Η στόχευση των νανοσωματιδίων σε όγκους επιτρέπει τον ορατό έλεγχο του καρκίνου μέσω της σκέδασης. Η ισχυρή απορρόφηση NIR μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία θερμότητας και την καταστροφή του όγκου. Αυτή η μέθοδος ανοίγει την πόρτα για ένα μη χειρουργικό μέσο απεικόνισης και θεραπείας του καρκίνου.

Οι ερευνητές δέσμευαν ένα αντίσωμα στους νανοσωλήνες για να τους κατευθύνουν σε κύτταρα καρκίνου του μαστού. Έδειξαν την απεικόνιση των κυττάρων υπό μικροσκόπιο πριν υποβληθούν τα κύτταρα σε ακτινοβολία NIR. Μόνο αυτοί που στοχεύουν με τα προϊόντα σύζευξης αντισώματος-nanoshell καταστράφηκαν.

Σχεδιασμός νανοσωματιδίων για τη θεραπεία του καρκίνου του αίματος

Μια ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο της Notre Dame στις Ηνωμένες Πολιτείες έχει κατασκευάσει πολυλειτουργικά νανοσωματίδια που συνδυάζουν χημειοθεραπεία με κυτταρική στόχευση και λειτουργίες κατά της προσκόλλησης που θα μπορούσαν να βελτιώσουν τη θεραπεία του πολλαπλού μυελώματος (ΠM), ενός καρκίνου των κυττάρων πλάσματος στο μυελό των οστών.

Αυτός ο καρκίνος του αίματος μπορεί να είναι δύσκολος στη θεραπεία λόγω των καρκινικών κυττάρων που αναπτύσσουν αντοχή στη δοξορουβικίνη, την κύρια χημειοθεραπευτική αγωγή, όταν προσκολλώνται σε ιστούς στο μυελό των οστών. Ωστόσο, αυτά τα νέα νανοσωματίδια μείωσαν την αντοχή στη δοξορουβικίνη, καθώς επίσης εξασφάλιζαν ότι τα καρκινικά κύτταρα καταναλώνουν ενεργά τα νανοσωματίδια φορτωμένα με φάρμακο και μειώνουν την τοξικότητα του φαρμάκου στα υγιή όργανα. Η έρευνα παρήγαγε μια ενισχυμένη αποτελεσματικότητα του φαρμάκου μειώνοντας παράλληλα τη συστηματική τοξικότητα που αποτελεί παρενέργεια της χημειοθεραπείας.

Εικόνα ενός φορτωμένου με φάρμακο πολυσθενούς νανοσωματιδίου.

Η μελέτη, βασίστηκε σε ένα συνδυασμό εμπειρίας στη χημεία και σε βάθος γνώση του ΠM, του δεύτερου πιο συνηθισμένου τύπου καρκίνου του αίματος, που παραμένει ανίατη. Η ομάδα κάλυψε τα νανοσωματίδια με ένα πεπτίδιο που μπορεί να στοχεύει έναν συγκεκριμένο υποδοχέα στο εξωτερικό των κυττάρων πολλαπλού μυελώματος, γεγονός που προκαλεί την προσκόλληση των κυττάρων στον ιστό μυελού των οστών και την ενεργοποίηση μηχανισμών αντοχής στα φάρμακα. Ωστόσο, το πεπτίδιο επιτρέπει στα νανοσωματίδια να δεσμεύονται στους υποδοχείς, εμποδίζοντας τα καρκινικά κύτταρα να προσκολληθούν στον μυελό των οστών στην πρώτη θέση. Τα σωματίδια φέρουν επίσης μαζί το χημειοθεραπευτικό φάρμακο, έτσι όταν ένα σωματίδιο συνδέεται με ένα ΠM κύτταρο, το κύτταρο παίρνει γρήγορα το νανοσωματίδιο που απελευθερώνει το φάρμακο έτσι ώστε το DNA των καρκινικών κυττάρων να αποσυντίθεται και το κύτταρο να πεθαίνει.

Τα κυριότερα προβλήματα που αντιμετωπίστηκαν επικεντρώθηκαν στη βιοτεχνολογία, στην ανάπτυξη των σωματιδίων, διασφαλίζοντας ότι θα μπορούσαν να διαχειριστούν με ακρίβεια τα φάρμακα και τα στοιχεία στόχους σε κάθε νανοσωματίδιο και επίσης να επιτύχουν ομοιογενή κατανομή μεγέθους νανοσωματιδίων και να αποφευχθεί η μεταβλητότητα μεταξύ παρτίδων στην παραγωγή των σωματιδίων. Αυτή η προσέγγιση στον σχεδιασμό νανοσωματιδίων θα μπορούσε να προσφέρει ένα πρότυπο για νανοφαρμακευτικές συνθέσεις για την καταπολέμηση του πολλαπλού μυελώματος μέσω ενισχυμένης αποτελεσματικότητας και μειωμένης τοξικότητας και θα μπορούσε να γίνει κοινή πρακτική στην ανάπτυξη ακριβώς συντιθέμενων φαρμακευτικών σωματιδίων. Η ομάδα θα αναλάβει τώρα περαιτέρω έρευνα για να βοηθήσει στη βελτίωση του σχεδιασμού σωματιδίων για την επίτευξη του καλύτερου αριθμού και του συνδυασμού χημειοθεραπευτικών φαρμάκων για τη νέα θεραπεία, προτού προχωρήσουμε σε προκλινικές δοκιμές και κλινική ανάπτυξη σε προχωρημένο στάδιο.