Ο καρκίνος είναι μία από τις συνηθέστερες αιτίες θανάτου παγκοσμίως αφού έχει υπολογιστεί ότι το 2008, 7,6 εκατομμύρια άνθρωποι πεθάναν, ενώ αποτελεί την δεύτερη αιτία θανάτου στην Αμερική και στον δυτικό κόσμο μετά τα καρδιαγγειακά. Ως αποτέλεσμα, επίκεντρο των νέων μελετών αποτελεί πλέον η ανάπτυξη νέων φαρμάκων που θα αποσκοπούν στη βελτίωση της ποιότητας ζωής του ασθενούς και της αποτελεσματικότητας των φαρμάκων. Η νανοϊατρική είναι ο κλάδος της επιστήμης ο οποίος συνδυάζει την εφαρμογή της νανοτεχνολογίας στην ιατρική και πιο συγκεκριμένα συνδυάζει την δράση κλασσικών φαρμάκων με τις ιδιότητες νέων έξυπνων πολυμερικών υλικών με νέες προοπτικές για την αντιμετώπιση πολλών ασθενειών στην κλίμακα του νανομέτρου (1-1000 nm).
Η κλασική θεραπεία του καρκίνου βασίζεται στην χειρουργική παρέμβαση όπου μπορεί να πραγματοποιηθεί, χημειοθεραπεία και ακτινοθεραπεία όπου επιτρέπεται οδηγώντας σε θάνατο όχι μόνο τα καρκινικά αλλά και τα υγιή κύτταρα δημιουργώντας τοξικά φαινόμενα στον οργανισμό των ασθενών. Στη χημειοθεραπεία, η απολύτως κατάλληλη δόση παραμένει ένα ζήτημα. Μεγάλη ποσότητα φαρμάκου μπορεί να οδηγήσει σε θανάτωση υγιών ιστών και κυττάρων, προκαλώντας σοβαρές παρενέργειες. Αντίθετα, πολύ χαμηλή δόση μπορεί να αναισθητοποιήσει, αντί να σκοτώσει, καρκινικά κύτταρα, επιτρέποντάς τους να επανέλθουν, σε πολλές περιπτώσεις, πολύ πιο ανθεκτικά.
Η ευρεία αυτή βιοκατανομή των χημειοθεραπευτικών οδηγεί ταυτόχρονα στην καταπολέμηση του καρκίνου αλλά και σε μη επιθυμητές παρενέργειες στον υπόλοιπο οργανισμό. Η νανοτεχνολογία στο χώρο αυτό έρχεται να δώσει λύσεις, μεταφέροντας το φάρμακο τοπικά στην περιοχή του όγκου αντιμετωπίζοντας το πρόβλημα τοπικά αποφεύγοντας περαιτέρω τοξικά φαινόμενα στον οργανισμό. Η προσέγγιση αυτή αντιμετωπίζει το πρόβλημα του καρκίνου πιο αποτελεσματικά, βελτιώνοντας τη ζωή των ασθενών που νοσούν από τον καρκίνο. Τα πολυλειτουργικά νανουλικά, θα ανιχνεύουν την νοσούσα περιοχή και τοπικά θα απελευθερώνουν δραστικές φαρμακευτικές ουσίες, αφήνοντας ανεπηρέαστα τα υγιή κύτταρα. Τα νανοσωματίδια μπορούν να διαπεράσουν το διάτρητο κυτταρικό τοίχωμα των καρκινικών ιστών δρώντας εκλεκτικά στα καρκινικά κύτταρα. Το φαινόμενο αυτό καλείται ως φαινόμενο ενισχυμένης διαπερατότητας και κατακράτησης (Enhanced Permeability and Retention Effect, EPR), σύμφωνα με το οποίο σωματίδια έως και 2μm μπορούν εύκολα να διαπεράσουν το αγγειακό σύστημα του όγκου.
Η άλλη οδός στόχευσης των καρκινικών κυττάρων είναι η ενεργή στόχευση, όπου μόρια τα οποία εμφανίζουν υψηλή χημική συγγένεια σε καρκινικούς υποδοχείς προσδένονται στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων με σκοπό την εκλεκτική μεταφορά τους στα καρκινικά κύτταρα. Το νανοσωματίδιο εγκλωβίζεται από την πλασματική μεμβράνη, σχηματίζονται ενδοσώματα τα οποία μεταφέρονται σε συγκεκριμένα οργανίδια και πάλι εκλεκτικά απελευθερώνεται το φάρμακο. Έτσι, μπορούν να αναπτυχθούν πολυμερικά υλικά, τα οποία, ανάλογα την σύσταση, το σχήμα, το μέγεθος και την επιφανειακή τροποποίηση μπορούν να έχουν διαφορετική συμπεριφορά στους ιστούς και στις συνθήκες του όγκου έχουν τη δυνατότητα να απελευθερώνουν το φάρμακο στην παθολογική περιοχή. Έτσι, αναπτύχθηκαν πολυλειτουργικές νανο-σφαίρες από ευαίσθητα πολυμερή στο περιβάλλον του όγκου τα οποία ενεργοποιούνται παρουσία των χαρακτηριστικών του και απελευθερώνουν στοχευμένα το δραστικό συστατικό. Αυτά τα συστήματα ονομάζονται συστήματα μεταφοράς φαρμάκων.
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν δημιούργησαν υπερπαραμαγνητικά νανοσωματίδια τα οποία επιτρέπουν στους γιατρούς να παρακολουθούν με απίστευτη ακρίβεια την εφαρμογή χημειοθεραπευτικών φαρμάκων πάνω σε όγκους. Πρόκειται για μη επεμβατική μέθοδο που παρέχει στους γιατρούς άμεση, ποσοτική απεικόνιση του τρόπου με τον οποίο το φάρμακο διανέμεται οπουδήποτε στο σώμα. Έτσι, γνωρίζουν ακριβώς πόσο φάρμακο πηγαίνει κατευθείαν στον όγκο ώστε στη συνέχεια να προσαρμόσουν κατάλληλα τη δόση. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να διασφαλίσουν ότι κάθε ασθενής παραμένει στο λεγόμενο θεραπευτικό «παράθυρο». Η ερευνητική ομάδα εισήγαγε σε ποντικούς συζευγμένα μόρια ενός χημειοθεραπαυτικού φαρμάκου, της δοξορουβικίνης, με υπερμαγνητικά νανοσωματίδια. Τα υπερμαγνητικά σωματίδια είναι νανοσωματίδια ιδιαίτερα ευαίσθητα στην εφαρμογή μαγνητικών πεδίων. Έτσι όταν τα ποντίκια εισήλθαν σε Μαγνητικό Τομογράφο Απεικόνισης Σωματιδίων (MPI -Magnetic Particle Ιmaging), οι ερευνητές μπορούσαν να εντοπίσουν με εκπληκτική ακρίβεια τη διανομή του φαρμάκου στο σώμα.Τα υπερπαραμαγνητικά νανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου χρησιμοποιούνται ήδη στην απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού μέσω μαγνητικής τομογραφίας (MRI).
Το MPI είναι μια νέα τεχνολογία απεικόνισης που είναι ταχύτερη από την παραδοσιακή μαγνητική τομογραφία (MRI) και έχει σχεδόν άπειρη αντίθεση. Έτσι, όταν συνδυάζεται με τη χρήση νανοσωματιδίων μπορεί να «φωτίσει» τα ποσοστά χορήγησης φαρμάκων μέσα σε όγκους, κρυμμένους βαθιά μέσα στο σώμα.
Οι ερευνητές επιβεβαίωσαν πειραματικά, ότι οι μεταβολές του σήματος MPI συσχετίζονταν γραμμικά με την απελευθέρωση της δοξορουβικίνης. Έτσι είναι βέβαιοι ότι αυτό που έβλεπαν ήταν αυτό που συνέβαινε. Το επόμενο βήμα είναι η χρήση νανοσωματιδίων, βιοσυμβατών με την ανθρώπινη βιολογία, που θα μπορούν να «κουβαλήσουν» αποτελεσματικά και με ασφάλεια τα κατάλληλα χημειοθεραπευτικά φάρμακα.
Πηγές:
Ελένη Κ. Ευθυμιάδου
Επίκουρος Καθηγήτρια τμήματος χημείας, Πανεπιστήμιο Αθηνών.
Μεταδιδακτορική ερευνήτρια ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος Ινστιτούτο Νανοεπιστήμης και Νανοτεχνολογίας
www.liberal.gr
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ
