Ερευνητές στο Sylvester Comprehensive Cancer Center στο Πανεπιστήμιο του Μαϊάμι Miller School of Medicine ανέπτυξαν ένα νανοσωματίδιο που μπορεί να διαπεράσει τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό. Στόχος τους είναι να σκοτώσουν πρωτογενείς όγκους καρκίνου του μαστού και εγκεφαλικές μεταστάσεις με μία θεραπεία και η έρευνά τους δείχνει ότι η μέθοδος μπορεί να συρρικνώσει τους όγκους του μαστού και του εγκεφάλου σε εργαστηριακές μελέτες.
Οι εγκεφαλικές μεταστάσεις, όπως ονομάζονται αυτοί οι δευτερογενείς όγκοι, προέρχονται συνήθως από συμπαγείς όγκους όπως ο καρκίνος του μαστού, του πνεύμονα και του παχέος εντέρου και συχνά συνδέονται με κακή πρόγνωση. Όταν ο καρκίνος εισβάλλει στον εγκέφαλο, μπορεί να είναι δύσκολη η θεραπεία, εν μέρει λόγω του αιματοεγκεφαλικού φραγμού, μιας σχεδόν αδιαπέραστης μεμβράνης που χωρίζει τον εγκέφαλο από το υπόλοιπο σώμα.
Το νανοσωματίδιο της ομάδας Sylvester μπορεί μια μέρα να χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία των μεταστάσεων με το πρόσθετο όφελος της ταυτόχρονης θεραπείας του πρωτοπαθούς όγκου, σύμφωνα με την Shanta Dhar, αναπληρώτριας καθηγήτριας Βιοχημείας και Μοριακής Βιολογίας και βοηθό διευθύντρια Τεχνολογίας και Καινοτομίας στο Sylvester, η οποία ηγήθηκε της μελέτης που δημοσιεύτηκε στο Proceedings of the National Academy of Sciences.
Η νανοϊατρική στην υπηρεσία των επιστημόνων για την αντιμετώπιση των καρκίνων
Φορτώνοντας το σωματίδιο με δύο φάρμακα που στοχεύουν τα μιτοχόνδρια, το κέντρο παραγωγής ενέργειας του κυττάρου, οι ερευνητές έδειξαν ότι η μέθοδός τους θα μπορούσε να συρρικνώσει τους όγκους του μαστού και του εγκεφάλου σε προκλινικές μελέτες.
«Πάντα λέω ότι η νανοϊατρική είναι το μέλλον, αλλά φυσικά είμαστε ήδη σε αυτό το μέλλον», είπε η Δρ. Dhar, αναφερόμενη στα εμπορικά διαθέσιμα εμβόλια για την COVID-19, τα οποία χρησιμοποιούν νανοσωματίδια στη σύνθεσή τους. «Η νανοϊατρική είναι σίγουρα και το μέλλον για τη θεραπεία του καρκίνου».
Η νέα μέθοδος χρησιμοποιεί ένα νανοσωματίδιο κατασκευασμένο από βιοδιασπώμενο πολυμερές, που αναπτύχθηκε προηγουμένως από την ομάδα της επιστήμονα, σε συνδυασμό με δύο φάρμακα που στοχεύουν τις πηγές ενέργειας του καρκίνου. Επειδή τα καρκινικά κύτταρα έχουν συχνά διαφορετική μορφή μεταβολισμού από τα υγιή, η καταστολή του μεταβολισμού τους μπορεί να είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος να σκοτωθούν οι όγκοι χωρίς να βλάψουν άλλους ιστούς.
Ένα από αυτά τα φάρμακα είναι μια τροποποιημένη εκδοχή ενός κλασικού φαρμάκου χημειοθεραπείας, της σισπλατίνης, που σκοτώνει τα καρκινικά κύτταρα καταστρέφοντας το DNA σε ταχέως αναπτυσσόμενα κύτταρα, σταματώντας αποτελεσματικά την ανάπτυξή τους. Αλλά τα καρκινικά κύτταρα μπορούν να επιδιορθώσουν το DNA τους, οδηγώντας μερικές φορές σε αντίσταση στη σισπλατίνη.
Η ομάδα της Δρ. Dhar τροποποίησε το φάρμακο για να μετατοπίσει τον στόχο του από το πυρηνικό DNA, το DNA που αποτελείται από τα χρωμοσώματα και το γονιδίωμά μας, στο μιτοχονδριακό DNA. Τα μιτοχόνδρια είναι οι πηγές ενέργειας των κυττάρων μας και περιέχουν τα δικά τους, πολύ μικρότερα γονιδιώματα που δεν έχουν τον ίδιο μηχανισμό επιδιόρθωσης DNA που έχουν τα μεγαλύτερα γονιδιώματά μας.
Επειδή τα καρκινικά κύτταρα μπορούν να αλλάζουν μεταξύ διαφορετικών πηγών ενέργειας για να διατηρήσουν την ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό τους, οι ερευνητές συνδύασαν την τροποποιημένη σισπλατίνη τους, την οποία ονομάζουν Platin-M και επιτίθεται στη διαδικασία παραγωγής ενέργειας γνωστή ως οξειδωτική φωσφορυλίωση, με ένα άλλο φάρμακο που ανέπτυξαν, το Mito-DCA. Αυτό στοχεύει συγκεκριμένα μια μιτοχονδριακή πρωτεΐνη γνωστή ως κινάση και αναστέλλει τη γλυκόλυση, ένα διαφορετικό είδος παραγωγής ενέργειας.
Το νανοσωματίδιο που μπορεί να διασχίσει τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό
Η Δρ. Dhar είπε ότι ήταν μακρά η διαδρομή για την ανάπτυξη ενός νανοσωματιδίου που μπορεί να έχει πρόσβαση στον εγκέφαλο. Εργαζόταν σε νανοσωματίδια σε όλη την καριέρα της και σε ένα προηγούμενο έργο που μελετούσε διαφορετικές μορφές πολυμερών, οι ερευνητές παρατήρησαν ότι ένα μικρό κλάσμα μερικών από αυτά τα νανοσωματίδια έφτασε στον εγκέφαλο σε προκλινικές μελέτες. Ακονίζοντας περαιτέρω αυτά τα πολυμερή, η ομάδα της Dhar ανέπτυξε ένα νανοσωματίδιο που μπορεί να διασχίσει τόσο τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό όσο και την εξωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων.
«Υπήρξαν πολλά σκαμπανεβάσματα για να το καταλάβουμε και εξακολουθούμε να εργαζόμαστε για να κατανοήσουμε τον μηχανισμό με τον οποίο αυτά τα σωματίδια διασχίζουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό», είπε η Δρ. Dhar.
Στη συνέχεια, η ομάδα δοκίμασε το εξειδικευμένο νανοσωματίδιο με φάρμακο σε προκλινικές μελέτες και διαπίστωσε ότι λειτουργεί για τη συρρίκνωση τόσο των όγκων του μαστού όσο και των καρκινικών κυττάρων του μαστού που είχαν μεταφερθεί στον εγκέφαλο για να σχηματίσουν όγκους εκεί. Ο συνδυασμός νανοσωματιδίων-φαρμάκου φάνηκε επίσης να είναι μη τοξικός και να παρατείνει σημαντικά την επιβίωση σε εργαστηριακές μελέτες.
Το μέλλον στην έρευνα των επιστημόνων
Στη συνέχεια, η ομάδα θέλει να δοκιμάσει τη μέθοδό της στο εργαστήριο για να αναπαράγει τις μεταστάσεις του ανθρώπινου εγκεφάλου πιο στενά, ίσως ακόμη και χρησιμοποιώντας καρκινικά κύτταρα που προέρχονται από ασθενείς. Θέλουν επίσης να δοκιμάσουν το φάρμακο σε εργαστηριακά μοντέλα γλοιοβλαστώματος, ενός ιδιαίτερα επιθετικού καρκίνου του εγκεφάλου.
«Ενδιαφέρομαι πραγματικά για τη χημεία των πολυμερών και η χρήση της για ιατρικούς σκοπούς με συναρπάζει πραγματικά», είπε ο Akash Ashokan, διδακτορικός φοιτητής του Πανεπιστημίου του Μαϊάμι που εργάζεται στο εργαστήριο της Dhar και πρώτος συγγραφέας στη μελέτη μαζί με τη διδακτορική φοιτήτρια Shrita Sarkar. «Είναι υπέροχο να βλέπεις ότι εφαρμόζεται στη θεραπεία του καρκίνου».
Παραπομπές