Ερευνητές στοχεύουν στους όγκους με μικροσκοπικούς 'νανοσκώληκες'

[fineas]

Αμερικανοί ερευνητές έχουν αναπτύξει "νανοσκώληκες" που μπορούν να ταξιδέψουν μέσα στα αγγεία του αίματος, χωρίς το ανοσοποιητικό αμυντικό σύστημα του σώματος να τα εμποδίσει, και να κατευθυνθούν αυτομάτως μέσα στους όγκους σαν μικροσκοπικά αντικαρκινικά βλήματα.
Η μελέτη, που εκτέθηκε λεπτομερώς στο περιοδικό Advanced Materials, πραγματοποιήθηκε από επιστήμονες σε 2 πανεπιστήμια της Καλιφόρνιας UCSD και UCSB και το Ίδρυμα Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT).

Χρησιμοποιώντας νανοσκώληκες, οι γιατροί θα πρέπει τελικά να είναι σε θέση να στοχεύσουν και να αποκαλύψουν τη θέση των όγκων, που είναι πάρα πολύ μικροί για να ανιχνευτούν με τις συμβατικές μεθόδους.
Μεταφέροντας 'ωφέλιμα φορτία' αυτά τα μικροσκοπικά οχήματα έχουν στόχο σε συγκεκριμένα χαρακτηριστικά των όγκων, ενώ θα μπορούσαν επίσης μια ημέρα να μεταφέρουν πιο αποτελεσματικά τοξικά αντικαρκινικά φάρμακα σε αυτούς τους όγκους σε υψηλές συγκεντρώσεις, χωρίς να προσκρούσουν με αρνητικό τρόπο σε άλλα μέρη του σώματος.

"Τα περισσότεροι νανοσωματίδια αναγνωρίζονται από τους προστατευτικούς μηχανισμούς του σώματος, που τα συλλαμβάνουν και τα αφαιρούν από την κυκλοφορία του αίματος σε λίγα λεπτά," λέει ο Michael Sailor, καθηγητής στο UCSD που διεύθυνε την ερευνητική ομάδα.

"Ο λόγος που αυτοί οι νανοσκώληκες εργάζονται τόσο καλά οφείλεται σε έναν συνδυασμό της μορφής τους και σε ένα πολυμερές επίστρωμα στις επιφάνειές τους, που τους επιτρέπει να αποφύγουν αυτές τις φυσικές διαδικασίες των αποβολών. Κατά συνέπεια, οι νανοσκώληκες μπορούν να κυκλοφορήσουν στο σώμα ενός ποντικιού για πολλές ώρες."

Όταν συνδέονται με φάρμακα, οι νανοσκώληκες θα μπορούσαν να προσφέρουν στους παθολόγους τη δυνατότητα να αυξήσουν την αποτελεσματικότητα των φαρμάκων γιατί θα τα παραδίδουν άμεσα στους όγκους, εξηγεί ο Sangeeta Bhatia, καθηγητής στο MIT μέλος της ομάδας.
"Αυτοί θα μπορούσαν να μειώσουν τις παρενέργειες των τοξικών αντικαρκινικών φαρμάκων γιατί θα περιορίζουν την έκθεση των κανονικών υγιών ιστών στα φάρμακα αυτά, και έτσι θα παρέχουν μια καλύτερη διάγνωση των όγκων και των μη κανονικών λεμφαδένων."

Οι επιστήμονες κατασκεύασαν τους νανοσκώληκες τους από σφαιρικά νανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου ενωμένα μαζί, όπως τα τμήματα ενός γαιοσκώληκα, για να φτιάξουν μικροσκοπικές δομές σαν τα σκουλήκια μήκους 30 nm -- ή περίπου 3 εκατομμύρια φορές μικρότερα από έναν γεωσκώληκα. Η σύνθεση οξειδίου του σιδήρου επιτρέπει στους νανοσκώληκες να παρουσιαστούν φωτεινοί στις διαγνωστικές συσκευές, συγκεκριμένα στην MRI, ή την απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού, μηχανές που χρησιμοποιούνται για να βρίσκουν τους όγκους.

"Το οξείδιο σιδήρου που χρησιμοποιείται στους νανοσκώληκες έχει μια ιδιότητα να είναι υπερ-παραμαγνητικό συστατικό, και τα κάνει να παρουσιάζονται πολύ λαμπρά στην MRI," διευκρινίζει ο Sailor.
"Ο μαγνητισμός των μεμονωμένων τμημάτων οξειδίου του σιδήρου, οκτώ τμήματα ανά νανοσκώληκα, συνδυάζονται και προσφέρει ένα πολύ μεγαλύτερο σήμα από όσο μπορεί να παρατηρηθεί, εάν τα τμήματα είναι μόνα τους. Αυτό μεταφράζεται σε μια καλύτερη δυνατότητα να φανούν οι μικρότεροι όγκοι, επιτρέποντας ενδεχομένως στους παθολόγους να κάνουν διάγνωση για καρκίνο στα πιο αρχικά στάδια της ανάπτυξης του."

Εκτός από το πολυμερές επίστρωμα οι επιστήμονες έντυσαν τους νανοσκώληκες τους με ένα μόριο που στοχεύει στους όγκους, ένα πεπτίδιο που λέγεται F3, και που αναπτύχθηκε στο εργαστήριο του Erkki Ruoslahti, καθηγητή στο UCSB. Αυτό το πεπτίδιο επιτρέπει στους νανοσκώληκες να στοχεύουν και να κατευθύνονται αυτομάτως μέσα στους όγκους.
"Λόγω της μακριάς μορφής του, ο νανοσκώληκας μπορεί να μεταφέρει πολλά μόρια F3, που μπορούν ταυτόχρονα να συνδεθούν στην επιφάνεια των όγκων," εξηγεί ο Sailor. "Και αυτή η σύμπραξη βελτιώνει σημαντικά τη δυνατότητα του νανοσσκώληκα να συνδεθεί με έναν όγκο."

Οι επιστήμονες ήταν σε θέση να ελέγξουν στα πειράματά τους ότι οι νανοσκώληκες κατευθύνθηκαν αυτομάτως μέσα στις περιοχές των όγκων, με την έγχυση τους στην κυκλοφορία του αίματος των ποντικιών με καρκινικούς όγκους, ενώ ακολούθως έγινε συγκέντρωση των νανοσκώληκων στους όγκους. Διαπίστωσαν έτσι ότι οι νανοσκώληκες, αντίθετα από τα σφαιρικά νανοσωματίδια με παρόμοιο μέγεθος, που είχαν απομακρυνθεί από το αίμα από το ανοσοποιητικό σύστημα του άρρωστου ποντικιού, παρέμειναν στην κυκλοφορία του αίματος για ώρες.
"Είναι μια σημαντική ιδιότητα επειδή όσο περισσότερο χρόνο μπορούν οι νανοσκώληκες να μείνουν στην κυκλοφορία του αίματος, τόσο περισσότερες είναι οι πιθανότητες να χτυπήσουν τους στόχους τους, τους όγκους δηλαδή," εξήγησαν οι ερευνητές.

Τέλος οι ερευνητές εργάζονται τώρα στην ανάπτυξη των τρόπων να συνδέσουν τα φάρμακα με τους νανοσκώληκες και χημικά να μεταφερθούν προς το εξωτερικό τους τμήμα, με συγκεκριμένους χημικούς "κώδικες φερμουάρ", γιατί έτσι θα τους επιτρέψουν να πάνε σε συγκεκριμένους όγκους, σε όργανα και άλλες περιοχές στο σώμα.
physics4u.gr